Determinar a voltagem reversa máxima de diodos. Endireitando a corrente

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I. Cálculo de parâmetros de diodos semicondutor

Os diodos retificáveis \u200b\u200bsão projetados para endireitar a corrente alternada da baixa frequência (geralmente inferior a 50 kHz). Como retificadores, os diodos planos são usados, permitindo uma grande corrente endireita devido a uma área significativa de contato. A característica do volt-ampere do diodo expressa a dependência da corrente fluindo através do diodo, a partir do valor e polaridade da tensão aplicada a ele (Fig. 1.1). A filial localizada no primeiro quadrante corresponde à direção de corrente direta (largura de banda), e a direção de corrente inversa localizada no terceiro quadrante.

O mais íngreme e mais próximo do ramo direto do eixo vertical, e mais próximo da filial inversa horizontal, melhor as propriedades de retagem do diodo. Com uma voltagem reversa suficientemente grande, o diodo vem um colapso, ou seja, Aumento de corrente reversa. A operação normal do diodo como um elemento com condutividade unilateral é possível apenas nos modos quando a tensão reversa não excede a perfuração.

Os diodos atuais dependem da temperatura (ver Fig. 1.1). Se uma corrente constante fluir através do diodo, quando a temperatura é alterada, a queda de tensão no diodo é alterada em aproximadamente 2 mV / ° C. Com a temperatura crescente, a corrente inversa aumenta duas vezes na Alemanha e 2,5 vezes em diodos de silício para cada 10 ° C. A tensão de perfuração com aumento da temperatura diminui.

Os diodos de alta frequência são dispositivos universais: para endireitar as correntes em uma ampla faixa de frequência (até várias centenas de MHz), para modulação, detecção e outras transformações não-lineares. Os diodos pontuais são usados \u200b\u200bprincipalmente como alta frequência. Os diodos de alta frequência têm as mesmas propriedades que o retificador, mas o intervalo de suas freqüências de trabalho é muito mais amplo.

Configurações principais:

Depoimento - tensão direta constante em uma determinada corrente direta;

Urb. - tensão reversa constante aplicada ao diodo na direção oposta;

IPP.- uma corrente continha constante que flui através do diodo na direção para a frente;

IBO. - uma corrente constante reversa que flui através de um diodo na direção oposta em uma determinada tensão reversa;

Não -.obro.- o valor de tensão inversa causando uma quebra de transição de diodo;

Inp.cp.- corrente direta média, média para o período de corrente de diodo direto;

IVP. A corrente média do retificador, a média para o período que o valor da corrente retificada fluindo através do diodo (levando em conta a corrente de volta);

Ibr.cp.- corrente média reversa, média para o período da corrente de retorno;

Rpr. - Poder de dispersão direta, valor de potência dissipado por um diodo quando os fluxos de corrente direta;

PSR. - a potência média dissipada do diodo, a média para o período do valor de potência disperso pelo diodo durante o fluxo de corrente direta e reversa;

Redf. - Resistência ao Diferencial Diodo, a proporção de pequeno incremento da tensão do diodo para um pequeno incremento da corrente nele em um determinado modo

(1.1)

Rnp.d.. - Resistência direta do diodo do diodo do diodo, o valor da resistência do diodo obtido como um privado de dividir a tensão direta constante no diodo e da corrente direta correspondente

Robd. - Resistência reversa do diodo; O valor de resistência do diodo obtido como o privado de dividir a tensão reversa constante no diodo e a corrente constante correspondente

(1.3)

Os parâmetros máximos permitidos determinam os limites dos modos de operação, nos quais o diodo pode funcionar com uma determinada probabilidade durante a vida útil estabelecida. Estes incluem: a voltagem reversa constante máxima admissível Urb..max; Corrente direta máxima permitida Ipr.max., atualização máxima permitida corrente direta IPR.SR..max., corrente máxima permitida média endireitada Iup.sr.max.Dissipação média máxima permitida do diodo Rsr.max..

Esses parâmetros são dados no livro de referência. Além disso, eles podem ser determinados experimentalmente e nas características da Volt-Ampere.

Resistência diferencial Encontre como um catangente de ângulo de inclinação de tangente, conduzido ao ramo direto do WAH no ponto IPR.\u003d 12 mA ( Rdif ~ ctg θ ~)

(1.4)

Resistência direta do diodo para como a proporção de tensão constante no diodo Upr.\u003d 0,6V para o CC correspondente IPR.\u003d 12º no ramo direto do wah.

(1.5)

Nós vemos que Redf. < Rpr.d. . Além disso, observamos que os valores desses parâmetros dependem do modo especificado. Por exemplo, para o mesmo diodo quando IPP.\u003d 4mA.

(1.6) , (1.7)

Calcular Robd. Para diodo gd107 quando Urb. \u003d 20 v e comparar com o valor calculado Rpr.d.. No ramo inverso do WAH GD107 (veja. Lisp 1.2) encontramos: IBO. \u003d 75mka. Urb. \u003d 20v. Por isso,

(1.8)

Nós vemos que Roubar>>Rpr.d.De acordo com a condutividade unilateral do diodo. A conclusão sobre a condutividade unilateral pode ser feita diretamente da análise do WAH: corrente direta IPP.~ ma. Upr. <1B, в то время как IOBP. ~ Dezenas de mca com UOBS ~ TENS. Volt, isto é. Corrente direta excede o inverso cem e milhares de vezes

(1.9)

Estabilistas e estabilistas são projetados para estabilizar o nível de tensão quando a corrente fluindo através do diodo é alterada. Em estabilistas, os trabalhadores são um enredo de decomposição elétrica de uma característica de volt-ampere na região de voltagem de retorno (Fig. 1.3).

Nesta seção, a tensão no diodo permanece quase constante com uma mudança significativa na corrente fluindo através do diodo. Característica baixa tem diodos de liga com uma base feita de material de baixa voltagem (alto-logo). Ao mesmo tempo, é formada uma transição P-N estreita, que cria condições para a ocorrência de uma quebra elétrica em tensões de retorno relativamente baixas (unidades são dezenas de volts). Ou seja, essas voltagens são necessárias para alimentar muitos dispositivos transistor. Nos diodos da Alemanha, o colapso elétrico se move rapidamente em diodos térmicos, portanto, são usados \u200b\u200bcomo estabilidades, que têm maior resistência ao colapso de calor. Em estabilistas, os trabalhadores serve como uma seção direta das características do Volt-Ampere (Fig.1.4). Os estabilistas de dois lados (dois anódicos) têm duas conversas incluídas a transição P-N, cada uma das quais é a principal para a polaridade oposta.

Configurações principais:

Ust. - tensão de estabilização, tensão de estabilização quando corrente classificada;

Δust. - espalhar o valor nominal da tensão de estabilização, desvio da tensão na estabilona do valor nominal;

Redf.st. - Resistência diferencial de Stabilon, a proporção do incremento da tensão de estabilização na estabilona para o incremento atual da corrente em uma determinada faixa de frequência;

α St é o coeficiente de estabilização de temperatura, a proporção da mudança relativa na tensão de estabilização para a mudança absoluta na temperatura ambiente em uma corrente de estabilização constante.

Parâmetros máximos permitidos. Estes incluem: máximo Ist.max.mínimo Ist.min. Correntes de estabilização, atualização máxima permitida Imax., dissipação máxima de energia permitida PMAX..

O princípio da operação do estabilizador de tensão de semicondutores mais simples (Fig.1.5) é baseado no uso da não-linearidade da característica do volt-ampere da estabilização (ver Fig. 1.3). Para uso do estabilizador semicondutor é um divisor de tensão que consiste em Resistor restritivo Rogr. e Silicon Zejabitron VD. A carga de rnh se conecta ao estabilitron,

Neste caso, o estresse na carga é igual à tensão no stabitron

U r n \u003d u vd \u003d u arte(1.10)

e a tensão de entrada é distribuída entre Rogr. e vd.

U vh \u003d u r og + u arte(1.11)

Atual Rogr. De acordo com a primeira lei de Kirchhoff, igual à quantidade de correntes de carga e estabilização

I r og \u003d i st + i n (1.12)

Valor Rogr. É escolhido de tal forma que a corrente através da estabilião seja igual ao nominal, isto é. correspondeu ao meio da área de trabalho.

Eu sou. Nota \u003d (eu st. Min + eu st.max) / 2 (1.13)

Olá Caros leitores do site SESAGA.RU. Na primeira parte do artigo, descobrimos o que um semicondutor e como a corrente ocorre nela. Hoje continuaremos o tópico e falaremos sobre o princípio da operação de diodos semicondutor.

Um diodo é um dispositivo semicondutor com um P-N por transição com duas saídas (ânodo e catodo), e destinado a endireitar, detecção, estabilização, modulação, restrições e conversão de sinais elétricos.

De acordo com seu objetivo funcional, os diodos são divididos em retificadores, universais, impulsos, diodos de microondas, stabilods, varicaps, troca, diodos de túnel, etc.

Teoricamente, sabemos que o diodo em uma direção passa a corrente e não há outro. Mas como, e como ele faz isso, eles sabem e não entendem muitos.

Um diodo esquemático pode ser representado como um cristal consistindo de dois semicondutores (regiões). Uma área de cristal tem uma condutividade do tipo P, e a outra é condutividade do tipo N.

Na figura, os buracos prevalecendo na região do tipo P são condicionalmente retratados com círculos vermelhos, e os elétrons que prevalecem na área do tipo N são azuis. Essas duas áreas são diodo eletrodos e cátodo:

O ânodo é um eletrodo de diodo positivo no qual as principais operadoras de carga são orifícios.

O cátodo é um eletrodo de diodo negativo em que os elétrons são os principais portadores de carga.

Contate o Camadas metálicas são aplicadas às superfícies externas das regiões, a que as conclusões do fio dos eletrodos do diodo são soldadas. Tal dispositivo pode ser apenas em um dos dois estados:

1. Aberto - quando gasta bem; 2 Fechado - quando ele não gasta a corrente.

Comutação direta no diodo. Corrente direta.

Se uma fonte de tensão constante estiver conectada aos eletrodos do diodo: retirar o anodo "plus" e na retirada do cátodo "menos", o diodo acabará por estar no estado aberto e a corrente fluirá, o valor dos quais dependerá da tensão aplicada e das propriedades do diodo.

Com essa polaridade da conexão, os elétrons da região do tipo N irão correr em direção aos orifícios na área do tipo P, e os orifícios da área do tipo P vão para os elétrons para a área do tipo N. Na interface da região, chamou a transição do buraco ou P-N de elétrons, eles se encontrarão, onde a sua absorção mútua ou recombinação ocorrer.

Por exemplo. Transportadoras de carga opcionais na região eletrônica do tipo N, superando P-N, a transição cai na área do tipo P do furo em que se tornam não-núcleos. Indo Infundado, os elétrons serão absorvidos pelas principais transportadoras na área do buraco - buracos. Da mesma forma, os buracos que caem no tipo de domínio eletrônico n Torne-se transportadoras não vinculativas de carga nesta área e também serão absorvidas pelas principais transportadoras - elétrons.

O contato do diodo, conectado a um pólo negativo da fonte da tensão constante, dará a área do tipo N com uma quantidade praticamente ilimitada de elétrons, reabastecimento de elétrons diminuir nesta área. E o contato, conectado ao pólo positivo da fonte de tensão, é capaz de tomar a mesma quantidade de elétrons da área do tipo P, que restaura a concentração de furos na região do tipo P. Assim, a condutividade do P-N da transição será grande e a resistência atual será pouco, o que significa que a corrente fluirá através do diodo, chamado de corrente direta do diodo do DIP.

Reverse a troca no diodo. Corrente inversa.

Mudamos a polaridade da fonte de tensão constante - o diodo estará no estado fechado.

Neste caso, os elétrons na região do tipo N irão passar para o positivo pólo da fonte de alimentação, afastando-se da PN da transição, e os furos, na área do tipo P, também serão distinguidos da PN de a transição, movendo-se para o poste de fonte de energia negativa. Como resultado, os limites das áreas como se expandiram, que é formado uma zona de buracos e elétrons esgotados, que terão uma grande resistência à corrente.

Mas, uma vez que, em cada uma das áreas do diodo, há transportadoras de carga não mineiras, então uma pequena troca de elétrons e buracos entre as regiões ainda acontecerá. Portanto, através do diodo fluirá uma corrente de muitas vezes menos que uma linha reta, e essa corrente é chamada de corrente reversa do diodo (IBR). Como regra, na prática, a corrente inversa do P-N da transição é negligenciada, e acontece que a transição P-N tem apenas condutividade unilateral.

Tensão direta e reversa do diodo.

A tensão na qual o diodo abre e a corrente direta é chamada diretamente (UPR) e a tensão de polaridade inversa na qual o diodo é fechado e a corrente inversa é chamada de inverso (UEB).

Com tensão direta (UPR), a resistência do diodo não excede várias dúzias de ohm, mas com a resistência da tensão inversa (URB) aumenta a várias dezenas, centenas e até milhares de quiloma. Isso não é difícil de ter certeza se medir a resistência oposta do diodo por um ohmímetro.

A resistência da transição do diodo P-N não é constante e depende da tensão direta (UPR), que é alimentada com o diodo. Quanto mais essa tensão, a menos resistência tem uma transição P-N, maior a corrente direta do IPR flui através do diodo. No estado fechado no diodo, quase todas as gotas de tensão, portanto, a corrente reversa passando por ela é pequena, e a resistência do P-N da transição é grande.

Por exemplo. Se você ligar o diodo no circuito CA, ele será aberto com semi-limites positivos no ânodo, passando livremente a corrente direta (IPR) e fechamento com semi-limites negativos no ânodo, quase sem corrente de passagem do oposto direção - corrente inversa (IBO). Essas propriedades de diodos são usadas para converter um AC a constantes e tais diodos são chamados de retificador.

Características de volt-ampere do diodo semicondutor.

A dependência da passagem atual através da transição P-N do valor e a polaridade da tensão aplicada a ela é representada como uma curva chamada a característica do volt-ampere do diodo.

O gráfico abaixo mostra essa curva. O eixo vertical na parte superior indica os valores da corrente direta (IPR) e na parte inferior da corrente inversa (IOBOD). De acordo com o eixo horizontal, os valores da tensão direta da UPR são indicado no lado direito, e no lado esquerdo da tensão inversa (UEB).

A característica Volt-Ampere consiste em ambos dois ramos: um ramo direto, na parte superior direita, corresponde a uma corrente direta (largura de banda) através de um diodo e a filial inversa, na parte inferior esquerda correspondente ao inverso (fechado) corrente através de um diodo.

O ramo direto vai esfriar, pressionando o eixo vertical e caracteriza o rápido aumento na corrente direta por meio de um diodo com um aumento na tensão direta. A ramificação correr é quase paralela ao eixo horizontal e caracteriza o aumento lento na parte de trás atual. O refrigerador para o eixo vertical é um ramo direto e o mais próximo da ramificação inversa horizontal, melhor as propriedades de retagem do diodo. A presença de uma pequena corrente inversa é a falta de diodos. Da curva Volt-Ampere, pode-se ser visto que a corrente direta do diodo (IPR) é centenas de vezes mais corrente reversa (IBO).

Com um aumento na tensão direta através do P-N, a transição da corrente nos primeiramente aumenta lentamente e, em seguida, um enredo de aumentos rápidos da corrente começa. Isso é explicado pelo fato de que o diodo da Alemanha abre e começa a realizar uma corrente em uma tensão direta de 0,1 a 0,2b e silício a 0,5 - 0,6V.

Por exemplo. Com tensão direta de UPR \u003d 0,5V, a corrente direta do IPR é 50mA (ponto "a" no gráfico), e já na voltagem UPR \u003d 1B aumenta para 150mA (ponto "B" no gráfico).

Mas tal aumento na corrente leva a aquecer a molécula semicondutora. E se a quantidade de calor liberada será maior do cristal naturalmente, usando dispositivos de resfriamento especiais (radiadores), então mudanças irreversíveis podem ocorrer na molécula do condutor até que a destruição da estrutura de cristal possa ocorrer. Portanto, a corrente direta do P-N da transição é limitada ao nível que exclui a estrutura de semicondutores superaquecendo. Para fazer isso, use um resistor restritivo incluído em série com um diodo.

Em diodos semicondutores, a magnitude da tensão direta da UPR com todos os valores das correntes de operação não excede: para a Alemanha - 1b; para silício - 1.5v.

Com um aumento na tensão inversa (UEB) aplicada à transição P-N, a corrente aumenta ligeiramente, conforme indicado pelo ramo inverso da característica da volteple. Por exemplo. Faça um diodo com parâmetros: Ueb max \u003d 100b, iceb \u003d 0,5 mA, onde:

Uever Max é a tensão reversa constante máxima, em; IOB max - atualização máxima reversa, MCA.

Com um aumento gradual na tensão de retorno para o valor de 100V, pode ser visto como cresce a corrente inversa (ponto "em" no gráfico). Mas com um aumento adicional na tensão, sobre o máximo, para o qual o diodo PN é calculado, há um aumento acentuado na corrente inversa (linha pontilhada), o aquecimento do cristal semicondutor e, como resultado, ocorre o PN desdobramento de transição.

Problemas P-N.

O pilão de transição é um fenômeno de um aumento acentuado na corrente inversa quando a tensão reversa de um certo valor crítico é atingida. Há uma transição P-N elétrica e térmica. Por sua vez, o colapso elétrico é dividido em túnel e trobs de avalanche.

Colapso elétrico.

A colapso elétrico ocorre como resultado do impacto de um forte campo elétrico na transição P-N. Tal avaria é reversível, isto é, não danifica a transição e, com uma diminuição na tensão inversa, a propriedade do diodo é salva. Por exemplo. Neste modo, os estabilídeos estão trabalhando - diodos projetados para estabilizar a tensão.

Avaria do túnel.

A quebra do túnel ocorre como resultado do fenômeno do efeito do túnel, que se manifesta no fato de que com a forte tensão do campo elétrico atuando na transição PN de uma pequena espessura, alguns elétrons penetram (Sep) através da transição de a região do tipo P para a região do tipo N sem alterar sua energia. As finas transições P-N são possíveis apenas com alta concentração de impurezas na molécula semicondutora.

Dependendo do poder e propósito do diodo, a espessura da transição do orifício eletrônico pode estar na faixa de 100 nm (nanômetros) a 1 μm (micrômetro).

Para o colapso do túnel, um aumento acentuado na corrente de retorno é caracterizado por uma pequena tensão reversa - geralmente um pouco volts. Com base nesse sentido, os diodos do túnel estão funcionando.

Devido às suas propriedades, os diodos de túnel são usados \u200b\u200bem amplificadores, geradores de oscilação de relaxamento sinusoidal e dispositivos de comutação em freqüências para centenas e milhares de megahertz.

Avaria da avalanche.

A repartição da avalanche é que, sob a ação de um campo elétrico forte, os portadores de carga não essenciais sob a ação do calor na transição do PN são acelerados por tanto que é capaz de derrubar um de seus elétrons de Valência do átomo e transferi-lo para a zona de condução, formando um par de elétrons. As transportadoras de carga resultantes também começarão a acelerar e enfrentar outros átomos, formando os seguintes pares de um buraco de elétrons. O processo adquire o caráter de avalanche, o que leva a um aumento acentuado na corrente de volta com tensão quase inalterada.

Diodos que usam o efeito da quebra da avalanche são usados \u200b\u200bem poderosas unidades retificadores usadas na indústria metalúrgica e química, transporte ferroviário e outros produtos elétricos nos quais a tensão reversa é permitida acima.

Divisão de calor.

A quebra de calor ocorre como resultado do superaquecimento do P-N da transição no momento da corrente atual e com um dissipador de calor insuficiente que não garante a estabilidade do modo de transição térmica.

Com um aumento na tensão reversa aplicada ao P-N (UEB), a dissipação de energia na transição cresce. Isso leva a um aumento na temperatura da transição e das áreas vizinhas do semicondutor, as oscilações dos átomos do cristal são reforçadas, e o vínculo de valência elétrons com eles enfraquece. Há uma possibilidade de transição de elétrons na zona de condução e a formação de elétrons a vapor adicionais - buraco. Com condições ruins, a transferência de calor do P-N da transição ocorre aumento da avalanche de temperatura, o que leva à destruição da transição.

Neste, vamos terminar e, na próxima parte, considerar o dispositivo e o trabalho de diodos de retificação, ponte de diodo.

Uma fonte:

1. Borisov V.G. Rádio Young. 1985. Goryunov n.n. Nosov y.r - diodos semicondutor. Parâmetros, métodos de medição. 1968.

sESAGA.RU.

Os principais parâmetros de diodos, corrente de diodo direto, voltagem reversa do diodo

Os principais parâmetros dos diodos são uma corrente contínua do diodo (IPR) e a tensão máxima do diodo reverso (UEB). É necessário que eles precisem saber se a tarefa é desenvolver um novo retificador para a fonte de alimentação.

Corrente direta do diodo.

A corrente direta do diodo pode ser facilmente calculada se a corrente total é conhecida por consumir a carga da nova fonte de alimentação. Em seguida, para garantir a confiabilidade, é necessário aumentar ligeiramente esse valor e isso acaba sendo a corrente para selecionar um diodo para o retificador. Por exemplo, a fonte de alimentação deve suportar uma corrente de 800 mA. Portanto, escolhemos um diodo que tem uma corrente direta do diodo igual a 1a.

Diodo de tensão inversa

A tensão máxima do diodo reverso é um parâmetro que depende não apenas do valor da tensão na entrada, mas também do tipo de retificador. Para explicar esta declaração, considere os seguintes desenhos. Eles mostram todos os esquemas básicos dos retificadores.

FIG. 1

Como dissemos anteriormente, a tensão na saída do retificador (no condensador) é igual à atual tensão do enrolamento secundário do transformador, multiplicado por √2. Em um retificador único altarioódico (Fig. 1), quando a tensão no diodo do anodo tem um potencial positivo em relação à terra, o capacitor de filtro é cobrado em uma tensão que excede a tensão ativa na entrada do retificador 1.4 vezes. Durante o próximo meio período, a tensão no ânodo do diodo é negativamente em relação à Terra e atinge o valor da amplitude e no cátodo - positivamente em relação à terra e tem o mesmo significado. Neste meio período para o dode, a tensão inversa é aplicada, que é obtida pela conexão seqüencial do enrolamento do transformador e do condensador de filtro carregado. Aqueles. A tensão do diodo reverso deve ser pelo menos a tensão de amplitude dupla do transformador secundário ou 2,8 vezes maior do que seu valor ativo. Ao calcular esses retificadores, você precisa selecionar diodos com uma tensão reversa máxima por 3 vezes maior que o valor ativo da tensão alternada.

FIG. 2.

A figura 2 mostra um retificador de dois fios com uma saída de ponto médio. Além disso, como no anterior, os diodos devem ser selecionados com uma tensão inversa 3 vezes maior que o valor de entrada ativo.

FIG. 3.

Caso contrário, é o caso no caso de um retificador bipoperiodista da ponte. Como você pode ver na Fig. 3, em cada uma das semi-dimensões, a tensão duplicada é aplicada a dois diodos não condutivos e sucessivos e conectados.

katod-anod.ru.

Princípio da Operação e Nomeação de Diodos

O diodo é uma das variedades de dispositivos projetados em uma base de semicondutores. Tem uma transição P-N, bem como conclusão anódica e catódica. Na maioria dos casos, destina-se à modulação, endireitamento, transformação e outras ações com sinais elétricos recebidos.

Princípio da Operação:

A corrente elétrica atua no cátodo, o aquecedor começa a perfurar, e o eletrodo emitirá elétrons.
Há um campo elétrico entre os dois eletrodos.
Se o ânodo tiver um potencial positivo, ele começa a atrair elétrons para si mesmo, e o campo surgiu é o catalisador desse processo. Nesse caso, a formação de corrente de emissão ocorre.
Há uma carga negativa espacial entre os eletrodos, que podem interferir no movimento dos elétrons. Isso acontece se o potencial do ânodo acaba por ser muito fraco. Nesse caso, as partes dos elétrons não superam o impacto da carga negativa, e começam a se mover na direção oposta, retornando ao cátodo.
Todos os elétrons que atingiram o ânodo e não retornaram ao cátodo, determinam os parâmetros da corrente de cátodo. Portanto, este indicador depende diretamente do potencial de ânodo positivo.
O fluxo de todos os elétrons que poderia chegar ao ânodo é chamado de corrente de ânodo, cujos indicadores no diodo correspondem sempre aos parâmetros da corrente de cátodo. Às vezes, ambos os indicadores podem ser zero, isso acontece em situações em que o ânodo tem uma carga negativa. Nesse caso, o campo decorrente entre os eletrodos não acelera partículas, mas, pelo contrário, diminui e retorna ao cátodo. O diodo neste caso permanece no estado trancado, o que leva à abertura da cadeia.

Dispositivo

A seguir, uma descrição detalhada do dispositivo de diodo, o estudo dessas informações é necessário para compreender ainda mais os princípios de ação desses elementos:

O alojamento é um balão a vácuo, que pode ser feito de vidro, metal ou variedades cerâmicas duráveis \u200b\u200bde material.
Dentro do cilindro existem 2 eletrodos. O primeiro é um cátodo enrolado que destina-se a garantir o processo de emissão de elétrons. O design de catodo mais simples é um fio com um pequeno diâmetro que está aumentando no processo de funcionamento, mas hoje os eletrodos de calor indireto são mais comuns. Eles são cilindros feitos de metal e possuindo uma camada ativa especial capaz de emitir elétrons.
Dentro do cátodo do gás indireto, há um elemento específico - um fio, que está aumentando sob a influência da corrente elétrica, é chamado de aquecedor.
O segundo eletrodo é um ânodo, é necessário para levar elétrons que foram produzidos pelo cátodo. Para isso, deve ter um parente positivo ao segundo potencial de eletrodo. Na maioria dos casos, o ânodo também tem uma forma cilíndrica.
Ambos os eletrodos de dispositivos de vácuo são completamente idênticos ao emissor e à base da variedade de elementos semicondutores.
Para o fabrico de um cristal de diodo, silício ou germânio é mais frequentemente usado. Uma de suas partes é uma eletricidade conduzida pelo tipo P e tem falta de elétrons, que é formada por um método artificial. O lado oposto do cristal também tem condutividade, mas N-Type e tem um excesso de elétrons. Há uma fronteira entre duas áreas, que é chamada de transição P-N.

Tais características do dispositivo interno dão diodos por sua propriedade principal - a possibilidade de corrente elétrica apenas em uma direção.

Objetivo

Abaixo estão as principais áreas de aplicação de diodos, sobre o exemplo das quais seu objetivo principal se torna claro:

As pontes do diodo são 4, 6 ou 12 diodos, interconectadas, sua quantidade depende do tipo de esquema, que pode ser fase monofásica, meia-afasta trifásica ou trifásica. Eles executam as funções dos retificadores, essa opção é mais usada em geradores automotivos, uma vez que a introdução de pontes semelhantes, bem como o uso de nós de coletor de pincelados junto com eles, reduziu em grande parte as dimensões deste dispositivo e aumentou sua confiabilidade . Se o composto for realizado sequencialmente em uma direção, aumenta os indicadores mínimos de tensão que serão necessários para desbloquear toda a ponte do diodo.
Detectores de diodo são obtidos com o uso combinado desses dispositivos com condensadores. Isso é necessário para que você possa selecionar modulação com baixas frequências de vários sinais modulados, incluindo a variação modulada pela amplitude do sinal de rádio. Tais detectores fazem parte do desenho de muitos consumidores domésticos, como televisões ou receptores de rádio.
Garantir a proteção dos consumidores de polaridade incorreta quando as entradas do circuito das sobrecargas ou pressionamentos emergentes da quebra da força eletromotiva decorrentes durante a auto-indução, que ocorre quando a carga indutiva é desconectada. Para garantir a segurança dos circuitos contra sobrecargas, uma cadeia consistindo de vários diodos que têm uma conexão com os pneus de alimentação na direção oposta é usado. Ao mesmo tempo, a entrada para a qual a proteção é garantida deve ser conectada ao meio dessa cadeia. Durante o funcionamento habitual do esquema, todos os diodos estão em estado fechado, mas se foram registrados que o potencial de entrada passou sobre os limites de tensão admissíveis, um dos elementos de proteção é ativado. Devido a isso, esse potencial permitido recebe uma limitação dentro da tensão de alimentação permitida na quantidade de tensão suspensa direta no dispositivo de proteção.
Os interruptores criados com base em diodos são usados \u200b\u200bpara alternar os sinais com altas freqüências. O gerenciamento de tal sistema é realizado usando uma corrente elétrica direta, a separação de altas freqüências e o fornecimento do sinal de controle, que se deve à indutância e aos condensadores.
Criando faíscas do diodo. As barreiras de shunt-diodo são usadas, que fornecem segurança limitando a tensão no circuito elétrico correspondente. Em combinação com eles, são usados \u200b\u200bresistores limitativos de corrente, que são necessários para limitar os indicadores de corrente elétrica que passam pela rede e aumentar o grau de proteção.

O uso de diodos em eletrônica hoje é muito amplamente, uma vez que, na verdade, nenhuma espécie moderna de equipamentos eletrônicos sem desses elementos.

Inclusão direta do diodo

Na transição P-N do diodo pode afetar a tensão fornecida de fontes externas. Tais indicadores como a magnitude e polaridade afetarão seu comportamento e conduzidos através da corrente elétrica.

O seguinte descreve detalhadamente a opção na qual a mais é conectada à região do tipo P e o poste negativo para a região do tipo N. Nesse caso, a inclusão direta ocorrerá:

Sob a influência da tensão de uma fonte externa, um campo elétrico é formado na transição P-N, e sua direção será o oposto em relação ao campo de difusão interna.
A tensão de campo reduzirá significativamente que isso causará um estreitamento afiado da camada de bloqueio.
Sob a influência desses processos, uma quantidade significativa de elétrons afetará a capacidade de se mover livremente da região P para a região N, bem como na direção oposta.
O fluxo da corrente de desvio durante este processo permanece o mesmo, uma vez que dependem diretamente apenas do número de transportadoras carregadas não núcleos localizadas na área de transição P-N.
Os elétrons têm um aumento do nível de difusão, o que leva à injeção de operadoras não essenciais. Em outras palavras, o número de buracos aumentará na região N, e uma concentração aumentada de elétrons será registrada na região P.
A ausência de equilíbrio e um aumento do número de transportadoras não essenciais os tornam profundamente no semicondutor e misturar com sua estrutura, o que, em última análise, leva à destruição de suas propriedades eletrônicas.
O semicondutor é capaz de restaurar seu estado neutro, isso se deve à preparação de encargos da fonte externa conectada, o que contribui para a aparência da corrente direta no circuito elétrico externo.

Inclusão inversa do diodo

Agora, outro método de inclusão será considerado, durante o qual a polaridade das mudanças de fonte externa, a partir da qual a tensão é transmitida:

A principal diferença da inclusão direta reside no fato de que o campo elétrico gerado terá uma direção que coincide plenamente com a direção do campo de difusão interna. Assim, a camada de travamento não será reduzida, mas, pelo contrário, expandirá.
O campo localizado na transição P-N terá um efeito de aceleração em várias operadoras de carga não essenciais por esse motivo, os indicadores atuais dramáticos permanecerão inalterados. Ele determinará os parâmetros da corrente resultante, que passa pela transição P-N.
À medida que a tensão de retorno aumenta, a corrente elétrica que flui através da transição se esforçará para alcançar indicadores máximos. Tem um nome especial - corrente de saturação.
De acordo com a lei exponencial, com um aumento gradual na temperatura, os indicadores de corrente de saturação aumentarão.

Tensão direta e reversa

A tensão que afeta o diodo é dividida em dois critérios:

A tensão direta é aquela na qual o diodo é descoberto e a corrente direta é iniciada por ela, e os indicadores de resistência do instrumento são extremamente baixos.
A tensão inversa é aquela que tem polaridade reversa e fornece o fechamento do diodo com a passagem através dela. Os indicadores da resistência do dispositivo, ao mesmo tempo, começam a crescer drasticamente e significativamente.

A resistência da transição P-N é um indicador em constante mudança, em primeiro lugar, a tensão direta é influenciada diretamente no diodo. Se a tensão aumenta, os indicadores de resistência à transição serão proporcionalmente diminuídos.

Isso leva a um aumento nos parâmetros da corrente direta que passa pelo diodo. Quando este dispositivo é fechado, ele realmente afeta toda a tensão, por esse motivo, os indicadores da corrente traseira que passam através do diodo são insignificantes, e a resistência de transição atinge os parâmetros de pico.

Diodo de trabalho e suas características volt-ampere

Sob a característica Volt-Ampere desses instrumentos é uma linha de curva, que mostra o que a corrente elétrica flui através da transição P-N, do volume e da polaridade da tensão que afetou.

Tal cronograma pode ser descrito da seguinte forma:

O eixo localizado verticalmente: a área superior corresponde aos valores da corrente direta, a área inferior dos parâmetros de corrente traseira.
O eixo horizontal: a área localizada à direita é destinada a valores de tensão direta; À esquerda dos parâmetros de tensão reversa.
O ramo direto da característica do volt-ampere reflete a corrente elétrica do rendimento através de um diodo. É dirigido para cima e passa nas imediações do eixo vertical, uma vez que exibe um aumento na corrente elétrica direta, que ocorre quando uma tensão apropriada aumenta.
A segunda ramificação (reversa) corresponde e exibe a condição da corrente elétrica fechada, que também passa pelo dispositivo. Ela tem tal que passe de fato paralela ao eixo horizontal. O revestimento, este ramo é adequado para vertical, quanto maior os recursos retificadores de um diodo particular.
De acordo com o gráfico, é possível observar que após o crescimento da tensão direta fluindo através da transição P-N, ocorre um aumento lento nos indicadores de corrente elétrica. No entanto, gradualmente, a curva atinge a área em que o salto é perceptível, após o qual o aumento acelerado de seus indicadores ocorre. Isso é explicado pela abertura do diodo e conduzindo a corrente em tensão direta. Para dispositivos feitos da Alemanha, isso ocorre em uma tensão igual a 0,1V a 0,2V (o valor máximo 1B) e para elementos de silício, é necessário um valor mais alto de 0,5V a 0,6V (o valor máximo é 1,5V).
O aumento do aumento nos indicadores atuais pode levar ao superaquecimento de moléculas semicondutores. Se a dissipação de calor ocorrendo devido aos processos naturais e a operação de radiadores será menor que o nível de sua liberação, a estrutura das moléculas pode ser destruída, e esse processo terá um caractere irreversível. Por este motivo, é necessário limitar os parâmetros de corrente contínua para evitar o superaquecimento do material semicondutor. Para isso, resistores especiais que têm uma conexão serial com diodos são adicionados ao esquema.
Explorando o ramo inverso, pode-se notar que, se a tensão inversa começar a aumentar, o que é aplicado à transição P-N, o aumento nos parâmetros atuais é realmente prejudicado. No entanto, nos casos em que a tensão atinge os parâmetros superiores a normas permitidas, podem ocorrer um súbito pulo, o que superaquece o semicondutor e contribuirá para a subsequente pausa de transição P-N.

Os principais maus funcionários dos diodos

Às vezes, os instrumentos desse tipo falham, isso pode ocorrer devido à depreciação natural e dos dados de envelhecimento dos elementos ou por outras razões.

Total distinguido 3 tipos principais de falhas comuns:

O teste de transição leva ao fato de que o diodo em vez de um dispositivo semicondutor se torna essencialmente o condutor mais comum. Em tal estado, ele priva suas principais propriedades e começa a passar a corrente elétrica em uma direção absolutamente qualquer outra. Essa avaria é facilmente detectada usando um multímetro padrão que começa a alimentar o bipe e mostrar um nível de baixa resistência no diodo.
Quando o processo inverso, o processo reverso ocorre - o dispositivo deixa de pular a corrente elétrica em qualquer direção, ou seja, ela se torna em seu isolador de essência. Para a precisão de determinar a ruptura, é necessário usar testadores com candidatos a alta qualidade e de trabalho, caso contrário, às vezes, eles podem ser falsos para diagnosticar esse mau funcionamento. Nas variedades semicondutores de liga, tal quebra é extremamente rara.
Vazamento, durante o qual o aperto do corpo do instrumento é perturbado, como resultado do qual não pode funcionar corretamente.

P-N Breakdown de Transição

Tais ninharias ocorrem em situações em que os indicadores de corrente elétrica inversa começam de repente e crescem nitidamente, isso se deve ao fato de que a tensão do tipo correspondente atinge valores altos inaceitáveis.

Múltiplas espécies geralmente diferem:

Tributos térmicos que são causados \u200b\u200bpor um aumento acentuado da temperatura e superaquecimento subseqüente.
Ninharias elétricas decorrentes da corrente para transição.

O cronograma característico Volt-Ampere permite que você aprenda visualmente esses processos e a diferença entre eles.

Colapso elétrico

As conseqüências causadas por avaria elétrica não são irreversíveis, uma vez que não destrói o próprio cristal. Portanto, com uma redução gradual na tensão, você pode restaurar as propriedades inteiras e os parâmetros de operação do diodo.

Ao mesmo tempo, as amostras deste tipo são divididas em duas variedades:

Os avaria do túnel ocorrem quando a passagem de alta tensão através de transições estreitas, o que torna possível escorregar separadamente por elétrons. Geralmente eles surgem se há um grande número de impurezas diferentes em moléculas semicondutores. Durante esse avaria, a corrente inversa começa a crescer bruscamente e rapidamente, e a tensão correspondente é baixa.
As variedades de avalanche de breakdows são possíveis devido aos efeitos de fortes campos capazes de overclock da operadora de cobrança para o nível limite devido a que eles bordados dos átomos um número de elétrons de valência que voam para a área realizada. Esse fenômeno é o caráter de avalanche, então esse tipo de avaria e recebeu esse nome.

Quebra de calor

A ocorrência de tal quebra pode ocorrer de duas razões principais: um dissipador de calor insuficiente e superaquecimento da transição P-N, que ocorre devido ao fluxo por meio de corrente elétrica com indicadores muito altos.

O aumento do regime de temperatura na transição e nas áreas vizinhas provoca as seguintes conseqüências:

O aumento das flutuações em átomos incluídos no cristal.
Entre em contato com elétrons na área realizada.
Um aumento acentuado da temperatura.
Destruição e deformação da estrutura do cristal.
Falha total e quebra de todo o componente de rádio.

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Diodo retificador | Volt-Info.

Figura 1. Características do voltampear do diodo retificador.

Voltamper característica do diodo retificador

A figura no primeiro quadrante está localizada diretamente, no terceiro - o ramo inverso das características do diodo. O ramo direto da característica é removido sob a ação da tensão direta, reversa, respectivamente, a tensão inversa no diodo. Uma tensão direta no diodo é chamada de tal voltagem na qual um potencial elétrico maior é formado no cátodo em relação ao ânodo, e se falarmos o sinal dos sinais - no cátodo menos (-), no anodo plus (+), como mostrado na Figura 2.

Figura 2. Esquema para estudar a bateria do diodo com inclusão direta.

A Figura 1 mostra os seguintes símbolos:

IP - diodo atual de trabalho;

UD - queda de tensão no diodo;

Uo - voltagem reversa do diodo;

UPR - tensão de avaria;

IU - corrente de fuga ou corrente de diodo reverso.

Conceitos e características

A corrente de funcionamento do diodo (IR) é uma corrente elétrica direta, um longo tempo passando por um diodo em que o dispositivo não está exposto à destruição de temperatura irreversível, e suas características não sofrem alterações qualitativas significativas. Em livros de referência, pode ser indicado como uma corrente máxima direta. A queda de tensão no diodo (UD) é a tensão nas saídas do diodo, que ocorre quando a corrente de operação direta é passada através dela. Em livros de referência pode ser indicado como tensão direta no diodo.

Fluxos de corrente direta com inclusão direta do diodo.

A voltagem reversa do diodo (UO) é a tensão inversa permitida no diodo aplicado por um longo tempo, no qual a destruição irreversível de sua transição P-N ocorre. Em livros de referência, pode ser chamado de tensão reversa máxima.

A tensão de avaria (UPR) é a tensão inversa no diodo, no qual ocorre uma discriminação elétrica irreversível do P-N da transição, e, como resultado, a saída do instrumento.

Corrente de diodo reverso ou corrente de fuga (UI) - corrente inversa, que não causa destruição irreversível (avaria) do P-N da transição do diodo.

Ao escolher diodos retificadores são geralmente guiados pelas características acima.

Diodo de trabalho.

Sutilezas da transição P-N, o tema de um artigo separado. Simplificamos a tarefa e consideramos o trabalho do diodo da posição de condutividade unilateral. E assim, o diodo funciona como um condutor em linha reta, e como um dielétrico (isolante) ao ligar. Considere dois esquemas na Figura 3.

Figura 3. Reverso (a) e direto (b) comutação no diodo.

A figura mostra duas opções para um esquema. Na Figura 3 (a), a posição dos switches S1 e S2 fornece contato elétrico do ânodo de diodo com uma fonte de alimentação menos, e o cátodo através da lâmpada HL1 com um plus. Como já decidimos, é a inclusão oposta do diodo. Neste modo, o diodo se comportará como um elemento isolante eletricamente, a cadeia elétrica estará quase aberta, a lâmpada não vai queimar.

Ao alterar a posição dos contatos S1 e S2, Figura 3 (b), um contato elétrico do ânodo do diodo VD1 é fornecido com uma vantagem da fonte de alimentação, e o cátodo através da lâmpada é um menos. Ao mesmo tempo, a condição da inclusão direta do diodo é realizada, abre e através dela, como através do condutor, a corrente de carga (lâmpada) flui.

Se você acabou de começar a estudar a eletrônica, pode um pouco confundir com interruptores na Figura 3. Realizar uma analogia de acordo com a descrição acima, com base no padrão simplificado da Figura 4. Este exercício permitirá que você entenda e navegue até o princípio de construir e ler os circuitos elétricos.

Figura 4. O diagrama da inclusão inversa e direta do diodo (simplificado).

Na Figura 4, a mudança na polaridade nas saídas do diodo é assegurada alterando a posição do diodo (girando).

Diodo de condução unidirecional

Figura 5. Diagramas de tensão antes e depois do diodo retificador.

Concluímos que o potencial elétrico do switch S2 é sempre igual a 0. Em seguida, a diferença de tensão - SU1-S2 e + US1-S2 será fornecida ao ânodo do diodo dependendo da posição dos switches S1 e S2. O diagrama de tal tensão alternada da forma retangular é mostrado na Figura 5 (diagrama superior). Com uma diferença de tensão negativa no ânodo do diodo, ele está bloqueado (ele funciona como um elemento isolante), e não flui através da lâmpada HL1 e não queima, e o estresse na lâmpada é quase igual a zero. Com uma diferença de tensão positiva, o diodo é desfeito (atos como um condutor elétrico) e em uma cadeia consistente da lâmpada do diodo corrente. A tensão na lâmpada aumenta para o UHL1. Esta tensão é ligeiramente menor que a tensão da fonte de alimentação, já que a parte da tensão cai no diodo. Por esta razão, a diferença nas tensões em eletrônica e engenharia elétrica às vezes é chamada de "queda de tensão". Aqueles. Neste caso, se a lâmpada for considerada como uma carga, será a tensão de carga e no diodo - a queda de tensão.

Assim, os períodos de diferença de tensão negativa parece ser ignorado por um diodo, cortado e através do fluxo de corrente de carga apenas durante períodos de diferença de tensão positiva. Tal conversão de tensão alternada em unipolar (pulsante ou constante) chamado endireitando.

volt-info.ru.

Diodos 1.Polnutra, princípio de operação, características:

O diodo semicondutor é um dispositivo semicondutor com dois eletrodos, que possui condutividade unilateral. Os diodos de semicondutores incluem um extenso grupo de instrumentos com uma transição P-N, um contato de metal do metal - semicondutor, etc. Os diodos de semicondutores de eletrodutores mais comuns são mais comuns. Sirva para converter e gerar oscilações elétricas. Um dos principais dispositivos eletrônicos modernos. O princípio da ação de um diodo semicondutor: no coração do princípio da ação do diodo semicondutor - as propriedades da transição do buraco de elétrons, em particular, a forte assimetria das características de volt-amps em relação a zero. Distinguir assim a inclusão direta e reversa. Na inclusão direta, o diodo tem um pequeno resistente elétrico e faz bem a corrente elétrica. No oposto - a uma tensão, a resistência a menor tensão é muito grande e sobreposta. Características:

Diodos 2.Polnutra, inclusão direta e reversa, Wah:

Inclusão direta e reversa:

Com a transição direta na transição P-N, a tensão externa cria um campo na transição, que é oposta à direção do campo de difusão interna. A tensão do campo resultante cai, que é acompanhada por um estreitamento da camada de travamento. Como resultado, um grande número de grandes operadoras de carga é capaz de se mover difusionariamente para a região adjacente (a corrente de desvio não é alterada, uma vez que depende do número de operadoras não essenciais que aparecem nos limites de transição), isto é. Através da transição vazará a corrente resultante, determinada no componente de difusão principal. A corrente de difusão depende da altura da barreira potencial e, à medida que diminui exponencialmente aumenta.

Aumento da difusão de transportadoras de carga através da unidade de transição para um aumento na concentração de furos na área do tipo N e elétrons na região do tipo P. Tal aumento na concentração de operadoras não centrais devido ao efeito da tensão externa aplicada à transição é chamada de injeção de operadoras não essenciais. Transportadoras não residenciais de não-equilíbrio difundiram-se na profundidade do semicondutor e violam sua eletronicamente. A restauração do estado neutro do semicondutor ocorre devido ao recebimento das operadoras de carga da fonte externa. Esta é a causa da corrente na cadeia externa, chamada direta.

Quando a transição P-N é ligada na direção oposta, a tensão reversa externa cria um campo elétrico que coincide na direção de difusão, que leva a um aumento na barreira potencial e aumentando a largura da camada de travamento. Tudo isso reduz as correntes de difusão das principais transportadoras. Para a operadora não-core, o campo na transição P-N permanece acelerando e, portanto, a corrente de desvio não é alterada.

Assim, o fluxo de corrente resultante, determinado principalmente pela deriva de operadoras não essenciais, fluirá através da transição. Uma vez que a quantidade de transportadoras não essenciais à deriva não depende da tensão aplicada (afeta apenas a sua velocidade), então com um aumento na tensão reversa da corrente através da transição para se esforçar para o valor limite de é, que é chamado a corrente de saturação. Quanto maior a concentração de doadores e impurezas de aceitadores, menor a corrente de saturação, e com um aumento na temperatura da corrente de saturação aumenta de acordo com a lei exponencial.

O gráfico mostra a massa para energia direta e reversa no diodo. Eles também dizem o ramo direto e inverso da característica do volt-ampere. A filial direta (IPR e UPR) exibe as características do diodo com inclusão direta (ou seja, quando o "Plus" é servido no ânodo). O ramo inverso (IBR e UEBS) exibe as características do diodo quando a parte de trás é ligada (ou seja, quando o "menos" é servido no ânodo).

A linha azul grossa é a característica do diodo da Alemanha (GE), e a linha fina preta é a característica de um diodo de silício (si). A figura não indica as unidades de medição para os eixos de corrente e de tensão, pois dependem da marca específica do diodo.

Para começar, definimos, como para qualquer sistema de coordenadas planas, quatro ângulo de coordenadas (quadrante). Deixe-me lembrá-lo de que o primeiro é o quadrante, que está localizado à direita acima (isto é, onde temos letras GE e SI). Em seguida, quadrantes são contados no sentido anti-horário.

Então, os quadrantes II e IV-TR estão vazios. Isso porque podemos ligar o diodo apenas de duas maneiras - em direção direta ou na direção oposta. A situação é impossível quando, por exemplo, a corrente reversa flui através do diodo e, ao mesmo tempo, está incluído na direção para a frente, ou em outras palavras, é impossível enviar tanto "plus" quanto "menos" para uma conclusão . Mais precisamente, é possível, mas então será um curto-circuito. Resta-se considerar apenas dois casos - ligando direto na inclusão intensiva do diodo do diodo.

O cronograma de inclusão direta é desenhado no primeiro quadrante. Pode-se ver que quanto mais tensão, mais corrente. Além disso, até algum momento a tensão está crescendo mais rápido que a corrente. Mas então a fratura vem, e a tensão quase não muda, e a corrente começa a crescer. Para a maioria dos diodos, essa fratura ocorre na faixa de 0,5 ... 1 V. É essa tensão, como dizem "gotas" no diodo. Estes 0,5 ... 1 e há uma queda de tensão no diodo. Aumento de corrente lenta para a tensão de 0,5 ... 1b significa que nesta seção da corrente através de um diodo quase nem vai diretamente.

A programação inversa de comutação é desenhada no terceiro quadrante. Pode ser visto que em uma área significativa da corrente quase não muda e, em seguida, aumenta a avalanche. Se você aumentar, a tensão, por exemplo, até várias centenas de volts, então esta alta tensão "viaja" um diodo e a corrente através do diodo fluirá. Isso é apenas um "breakdown" é um processo irreversível (para diodos). Ou seja, tal "avaria" levará ao burnout do diodo e até mesmo parar de saltar a corrente em qualquer direção, ou vice-versa - passará a corrente em todas as direções.

As características de diodos específicos sempre indica a tensão reversa máxima - isto é, uma tensão que pode suportar um diodo sem uma "avaria" ao ligar na direção oposta. Isso é necessário para levar em conta ao desenvolver dispositivos onde os diodos são usados.

Comparando as características dos diodos de silício e da Alemanha, pode-se concluir que, nas transições P-N de um diodo de silício direto e das correntes reversas menos do que no diodo da Alemanha (com os mesmos valores de tensão nas saídas). Isto é devido ao fato de que o silício é maior que a largura da zona proibida e para a transição de elétrons da zona de valência para a zona de condutividade, eles precisam fornecer maior energia adicional.

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A tensão reversa máxima em diodos é determinada pela fórmula

Urb. Mach \u003d 1,045us.

Em várias aplicações práticas para retificação AC e controle de energia suave, os transdutores de tiristor são usados \u200b\u200btransmitidos à carga. Ao mesmo tempo, as pequenas correntes de controle permitem controlar grandes correntes de carga.

Um exemplo de um retificador de tiristor simples é mostrado na Fig. 7.10.

FIG. 7.10. Retificador do diagrama do tiristor

Na Fig. 7.11 Os diagramas de tempo que explicam o princípio de regulamentar o valor médio da tensão endireita.

FIG. 7.11. Gráficos temporários de um retificador de tiristor

Neste esquema, presume-se que a tensão de entrada do URH para um tiristor ajustável é formada, por exemplo, um retificador de dois fios. Se os pulsos de controle UOW amplitudes suficientes forem alimentados no início de cada semi-período (seção O-A no diagrama ur), a tensão de saída repetirá a tensão do retificador de dois fios. Se você mudar pulsos de controle no meio de cada semi-período, os pulsos de saída terão uma duração igual a um quarto de um semi-período (Seção B-C). O deslocamento adicional do controle de pulso levará a uma diminuição adicional na amplitude média dos pulsos de saída (seção D - E).

Assim, alimentando os pulsos de controle ao tiristor, mudando a fase em relação à tensão de entrada, pode-se transformar a tensão sinusoidal (corrente) na sequência de pulsos de qualquer duração, amplitude e polaridade, ou seja, você pode alterar o valor ativo de a tensão (corrente) em limites amplos.

7.3 Filtros de suavização

Os endurecimentos considerados possibilitam obter uma tensão pulsante unipolar, que nem sempre é aplicável a alimentar dispositivos eletrônicos complexos, porque, devido a grandes ondulações, elas levam à instabilidade de sua operação.

Para uma redução significativa no pulsação, os filtros de suavização são usados. O parâmetro mais importante do filtro de suavização é o coeficiente de suavização s, determinado pela fórmula S \u003d 1 / 2, onde 1 e 2 são os coeficientes ondulantes na entrada e a saída do filtro, respectivamente. O coeficiente de ondulação mostra quantas vezes o filtro reduz ondulações. Em circuitos práticos, o coeficiente de ondulação na saída do filtro pode atingir os valores de 0,00003.

Os principais elementos dos filtros são elementos a jato - contêineres e indutores (engasgos). Considerar no início do princípio da operação do filtro de suavização mais simples, cujo diagrama é mostrado na FIG. 7.12.

FIG. 7.12. Esquema do filtro de suavização mais simples com um retificador de galeria única

Nesse esquema, o estresse suavizar na carga após um retificador de diodo de um diodo único VD é realizado usando um capacitor com paralelo conectado à carga de RN.

Diagramas temporários que explicam a operação de tal filtro são mostrados na Fig. 7.13. Na seção T1 - T2, a tensão de entrada abre o diodo e o condensador é cobrado. Quando a tensão de entrada começa a diminuir, o diodo é fechado com uma tensão acumulada no Capacitor UC (seção T1 - T2). Nesse intervalo, a fonte de tensão de entrada é desconectada do capacitor e da carga, e o capacitor é descarregado através da resistência de carga RN.

FIG. 7.13. Cartas de filtro de filtro temporário com retificador de parice único

Se a capacidade for grande o suficiente, a capacidade do recipiente através de RN ocorrerá com uma grande constante de tempo  \u003d RNA e, portanto, a redução da tensão no condensador será pequena, e o efeito de suavização é significativo. Por outro lado, quanto maior a capacidade do mais curto o segmento T1 - T2 durante o qual o diodo está aberto e a corrente flui o que aumenta (para uma determinada corrente de carga média) com uma diminuição na diferença T2 - T1. Tal modo de operação pode levar à falha do diodo retificador e, além disso, é suficientemente pesado e para o transformador.

Ao usar retificadores de duas fala, o valor da pulsação na saída do filtro capacitivo diminui, desde o condensador durante a aparência de pulsos para um valor menor, que é bem ilustrado na Fig. 7.14.

FIG. 7.14. Pulsações de suavização de um retificador de bipetier

Para calcular o valor das ondulações na saída do filtro capacitivo, produziremos uma aproximação das pulsações da tensão de saída da curva em forma de serra, conforme mostrado na Fig. 7.15.

FIG. 7.15. Aproximação da tensão de pulsação

Mudar a carga no condensador é determinado pela expressão

ΔQ \u003d Δuc \u003d i nt1,

onde o T1 é o período de pulsação, em é o valor médio da corrente de carga. Tendo em conta o fato de que é \u003d ISR / RN, nós recebemos

Da Fig. 7.15 Segue-se que

ao mesmo tempo, a dupla amplitude de pulsações é determinada pela expressão

As propriedades de suavização possuem filtros indutivos, e filtros contendo indutância e contêineres têm as melhores propriedades de suavização, conectadas conforme mostrado na FIG. 7.16.

FIG. 7.16. Filtro de alisamento com indutância e capacidade

Neste esquema, a capacitância do capacitor é escolhida de tal forma que sua resistência reativa seja significativamente menos resistência à carga. A vantagem de tal filtro é que reduz a magnitude da pulsação de entrada ΔU para magnitude, onde é a frequência de ondulações.

Na prática, vários tipos de filtros figurativos de f figurativos e P foram difundidos, cujas construções são apresentadas na FIG. 7.17.

Em pequenas correntes de carga, F está funcionando bem - o retificador em forma, apresentado na FIG. 7.16.

FIG. 7.17. Opções de construção de filtro

Nos esquemas mais responsáveis, vários esquemas de filtragem são usados \u200b\u200b(Fig. 7.17 g).

Muitas vezes, o estrangulamento é substituído por resistores, que reduz ligeiramente a qualidade da filtração, mas reduz significativamente os filtros (Fig. 7.17 B, C).

A principal característica externa dos retificadores com o filtro é a dependência do valor médio da tensão de saída da USR (tensão na carga) da corrente média de saída.

Nos regimes considerados, um aumento na corrente de produção leva a uma diminuição na USR devido a um aumento na queda de tensão nos enrolamentos do transformador, diodos, fornecendo fios, elementos de filtro.

A inclinação da característica externa em uma determinada corrente média é determinada pela resistência à saída do raio, determinada pela fórmula:

ICR - Set. Quanto menor a quantidade, menor a tensão de saída depende da corrente de saída, melhor o circuito de retificador com o filtro. Na Fig. 7.18 mostra as dependências típicas da USR a partir do ICR para diferentes opções de filtragem.

FIG. 7.18. Dependências típicas da USR a partir do ICRS para vários esquemas de filtragem

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Qual é a tensão inversa? - Reparação de construção interior

Voltagem inversa

A tensão inversa é o tipo de sinal da energia gerada alterando a polaridade da corrente elétrica. Tal tensão geralmente ocorre quando a polaridade reversa é alimentada ao diodo, forçando o diodo a responder, operando na direção oposta. Esta função reversa também pode criar uma tensão de avaria dentro do diodo, pois isso geralmente leva a uma quebra do circuito ao qual a tensão é aplicada.

A tensão inversa ocorre quando a fonte do sinal de potência para a corrente é aplicada invertida. Isso significa que a fonte positiva de chumbo é conectada a um condutor de circuito aterrado ou negativo e vice-versa. Essa transmissão de tensão geralmente não se destina, já que a maioria dos circuitos elétricos não é capaz de processar tensões.

Quando a tensão mínima é alimentada ao diagrama ou a um diodo, isso pode levar ao fato de que o esquema ou diodo funcionará na ordem inversa. Isso pode causar a reação, como o motor do ventilador da caixa, girando incorretamente. O elemento continuará a funcionar em tais casos.

Quando a magnitude da tensão aplicada à corrente é muito grande, o sinal para o circuito recebido, no entanto, isso é chamado de tensão de perfuração. Se o sinal de entrada, que foi reverso, excede a tensão permitida para a corrente manter, o esquema pode ser danificado fora do resto usado. O ponto em que a cadeia está danificada refere-se ao valor da tensão de avaria. Esta tensão de avaria tem um par de outros nomes, tensão reversa de pico ou tensão de perfuração inversa.

A tensão reversa pode causar uma tensão de avaria, que também afeta a operação de outros componentes do circuito. Fora dos diodos prejudiciais e as funções do circuito de tensão reversa, também pode se tornar uma tensão reversa de pico. Nesses casos, o esquema não pode conter o número de energia de entrada do sinal, que foi transformado para inverter e pode criar uma tensão de avaria entre os isoladores.

Esta tensão de avaria, que pode ocorrer através dos componentes do circuito, pode causar uma quebra de componentes ou isoladores de arame. Ele pode transformá-los em condutores de sinalização e danificar a corrente, conduzindo uma tensão para diferentes partes do circuito que não deve levá-lo, o que leva à instabilidade em toda a cadeia. Isso pode causar arcos de tensão do componente para o componente, que também pode ser poderoso o suficiente para acender os vários componentes do circuito e levar ao fogo.

Sistema TT na tensão de instalações elétricas até 1000V

U arr. M ah \u003d 1,045u casado.

Um exemplo de um retificador de tiristor simples é mostrado na Fig. 7.10.

FIG. 7.10. Retificador do diagrama do tiristor

Na Fig. 7.11 Os diagramas de tempo que explicam o princípio de regulamentar o valor médio da tensão endireita.

FIG. 7.11. Gráficos temporários de um retificador de tiristor

Neste esquema, presume-se que a tensão de entrada u com um tiristor ajustável é formada, por exemplo, um retificador de duas fala. Se o controle pulses u em amplitudes suficientes forem alimentados no início de cada meio período (seção O-A no diagrama UD), a tensão de saída repetirá a tensão do retificador de duas potências. Se você mudar pulsos de controle no meio de cada semi-período, os pulsos de saída terão uma duração igual a um quarto de um semi-período (Seção B-C). O deslocamento adicional do controle de pulso levará a uma diminuição adicional na amplitude média dos pulsos de saída (seção D - E).

7.3 Filtros de suavização

Para uma redução significativa no pulsação, os filtros de suavização são usados. O parâmetro mais importante do filtro de suavização é o coeficiente de suavização S, determinado pela fórmula S \u003d  1 /  2, onde  1 e  2 - os coeficientes das ondulações na entrada e a saída do filtro, respectivamente. O coeficiente de ondulação mostra quantas vezes o filtro reduz ondulações. Em circuitos práticos, o coeficiente de ondulação na saída do filtro pode atingir os valores de 0,00003.

FIG. 7.12. Esquema do filtro de suavização mais simples com um retificador de galeria única

Nesse esquema, o estresse suavizar a carga após o retificador de diodo de alpipério único VD é realizado usando um capacitor com paralelo conectado à carga r n.

Diagramas temporários que explicam a operação de tal filtro são mostrados na Fig. 7.13. Na seção T1 - T2, a tensão de entrada abre o diodo e o condensador é cobrado. Quando a tensão de entrada começa a diminuir, o diodo é fechado por uma tensão acumulada no condensador U C (Seção T1 - T2). Nesse intervalo, a fonte de tensão de entrada é desconectada do capacitor e da carga, e o capacitor é descarregado através da resistência de carga r n.

FIG. 7.13. Cartas de filtro de filtro temporário com retificador de parice único

Se a capacidade for grande o suficiente, a descarga do recipiente através de r n ocorrerá com uma grande constante de tempo  \u003d r n c e, portanto, a diminuição da tensão no condensador será pequena, e o efeito de suavização é significativo. Por outro lado, quanto maior a capacidade do menor do segmento T1 - T2 durante o qual o diodo está aberto e o fluxo atual está fluindo I  aumentando (para uma determinada corrente de carga média) com uma diminuição na diferença T2 - T1 . Tal modo de operação pode levar à falha do diodo retificador e, além disso, é suficientemente pesado e para o transformador.

FIG. 7.14. Pulsações de suavização de um retificador de bipetier

Para calcular o valor das ondulações na saída do filtro capacitivo, produziremos uma aproximação das pulsações da tensão de saída da curva em forma de serra, conforme mostrado na Fig. 7.15.

FIG. 7.15. Aproximação da tensão de pulsação

Mudar a carga no condensador é determinado pela expressão

ΔQ \u003d Δuc \u003d i n t 1

onde t 1 é o período de pulsação, eu n é o valor médio da corrente de carga. Levando em conta o fato de que eu n \u003d e cp / r n, nós recebemos

Da Fig. 7.15 Segue-se que

ao mesmo tempo, a dupla amplitude de pulsações é determinada pela expressão

As propriedades de suavização possuem filtros indutivos, e filtros contendo indutância e contêineres têm as melhores propriedades de suavização, conectadas conforme mostrado na FIG. 7.16.

FIG. 7.16. Filtro de alisamento com indutância e capacidade

Neste esquema, a capacitância do capacitor é escolhida de tal forma que sua resistência reativa seja significativamente menos resistência à carga. A vantagem de tal filtro é que reduz a magnitude da ondulação de entrada ΔU para o valor
onde é a frequência de ondulações.

Na prática, vários tipos de filtros figurativos de f figurativos e P foram difundidos, cujas construções são apresentadas na FIG. 7.17.

Em pequenas correntes de carga, F está funcionando bem - o retificador em forma, apresentado na FIG. 7.16.

FIG. 7.17. Opções de construção de filtro

Nos esquemas mais responsáveis, vários esquemas de filtragem são usados \u200b\u200b(Fig. 7.17 g).

Muitas vezes, o estrangulamento é substituído por resistores, que reduz ligeiramente a qualidade da filtração, mas reduz significativamente os filtros (Fig. 7.17 B, C).

A principal característica externa dos retificadores com o filtro é a dependência do valor médio da tensão de saída U CP (tensão na carga) da corrente média de saída.

Nos esquemas considerados, uma corrente de saída crescente leva a uma diminuição na U CP devido a um aumento na queda de tensão nos enrolamentos do transformador, diodos, fios de perfuração, elementos de filtro.

A inclinação da característica externa em uma determinada corrente média é determinada pela resistência à saída da saída R, determinada pela fórmula:

I CP - Set. Quanto menor o valor de R para fora, menor a tensão de saída depende da corrente de saída, melhor o retificador com o filtro. Na Fig. 7.18 mostra as dependências típicas do U CP do I CP para várias opções de filtragem.

FIG. 7.18. Dependências típicas de U CP do I CP para diferentes esquemas de filtragem

O diodo é chamado de dispositivo semicondutor com uma transição P-N, que tem duas saídas (catodo e ânodo), destina-se à estabilização, endireitamento, modulação, detecção, conversão e limitação de sinais elétricos corrente inversa.

Em seu objetivo funcional, os diodos são divididos em impulso, retificadores, universais, stabilods, diodos de microondas, túneis, varicaps, diodos de comutação e semelhantes.

Em teoria, sabemos que o diodo passa a corrente apenas em um Toron. No entanto, muitos conhecem e é claro que maneira ele faz isso. Esquematicamente, o diodo pode ser imaginado como um cristal que consiste em 2 regiões (semicondutores). Uma dessas áreas do cristal tem uma condutividade do tipo N, e a outra é uma condutividade do tipo P.

A figura é orifícios prevalecentes na área do tipo N, que são mostradas em círculos azuis e elétrons prevalecentes na área do tipo P - vermelho. Essas duas áreas são eletrodos de diodo cátodo e ânodo:

O cátodo é um eletrodo de diodo negativo, os principais portadores de carga são elétrons.

O ânodo é um eletrodo de diodo positivo, os principais portadores de carga são orifícios.

Nas superfícies externas das regiões, entre em contato com camadas metálicas são aplicadas às quais as conclusões do fio dos eletrodos do diodo são soldadas. O dispositivo deste tipo pode ser exclusivamente em um dos dois estados:

1. Fechado - é quando não gasta a corrente;

2. Abra - isto é quando gasta bem.

O diodo estará em estado fechado se a polaridade da fonte de tensão constante for aplicada.

Neste caso, os elétrons da área do tipo N começarão a se mudar para o pólo positivo da fonte de alimentação, afastando-se da PN da transição, e orifícios, na área do tipo P, também serão removidos do PN da transição movendo-se para o pólo negativo. No final, os limites das áreas se expandirão, que é formado pela zona unida por elétrons e buracos, que terá uma enorme resistência de fluxo.

No entanto, em cada uma das áreas do diodo, há transportadoras de carga não essenciais, e uma pequena troca de elétrons e buracos entre as áreas ainda ocorrerá. Portanto, através do diodo fluirá muitas vezes menos corrente do que reto, e essa corrente é chamada diodos reversos. Na prática, por via de regra, a corrente inversa do P-N da transição é negligenciada, e acontece que a transição P-N tem apenas condutividade unilateral.

Fez. - o mais simples do dispositivo em uma família gloriosa de dispositivos semicondutores. Se você fizer uma placa de semicondutores, por exemplo, a Alemanha, e à sua metade esquerda introduzir uma impureza de aceitação, e no doador certo, então, por um lado, o semicondutor do tipo P é obtido, respectivamente, de outro tipo N. no meio do cristal, acontece, o chamado Transição p-nComo mostrado na Figura 1.

Na mesma figura mostra a designação gráfica condicional do diodo nos esquemas: a retirada do cátodo (eletrodo negativo) é muito semelhante ao sinal "-". Tão mais fácil de lembrar.

No total, em tal cristal, duas zonas com várias condutivas, das quais duas conclusões saem, então o dispositivo recebeu o nome diodoDesde o prefixo "di" significa dois.

Nesse caso, o diodo acabou por ser semicondutores, mas esses dispositivos eram conhecidos antes: por exemplo, na era de lâmpadas eletrônicas havia um diodo de lâmpada chamado Kenotron. Agora, esses diodos caíram à história, embora os adeptos do som "lâmpada" acreditem que no amplificador da lâmpada, até mesmo o retificador da tensão do ânodo deve ser lâmpadas!

Figura 1. A estrutura do diodo e a designação do diodo no diagrama

Na junção de semicondutores com p e n, os condutores acabam Transição P-N (junção P-N)qual é a base de todos os dispositivos semicondutores. Mas em contraste com o diodo, que apenas uma transição tem dois P-N da transição, e, por exemplo, consistem em quatro transições.

Transição p-n em repouso

Mesmo que a transição P-N, neste caso, o diodo não está conectado em qualquer lugar, os processos físicos interessantes aparecem dentro dele, que são mostrados na Figura 2.

Figura 2. Diodo em repouso

Na região, ex existe um excesso de elétrons, carrega uma carga negativa e na área da área da p. Juntos, essas cobranças formam um campo elétrico. Como as tarifas variame têm uma propriedade atraente, os elétrons da zona n penetram em uma zona z positivamente carregada, enchendo-se alguns buracos. Como resultado de tal movimento dentro do semicondutor, é, embora muito pequeno (unidades de nanoamper), mas ainda uma corrente.

Como resultado desse movimento, a densidade da substância no lado P está aumentando, mas a um certo limite. As partículas geralmente tendem a se espalhar uniformemente durante todo o volume da substância, assim como o cheiro de espíritos espalhados por toda a sala (difusão), portanto, mais cedo ou mais tarde, os elétrons retornam à zona N.

Se para a maioria dos consumidores de eletricidade, a direção da corrente não desempenha o papel, - a lâmpada brilha, a telha é aquecida, então a direção da corrente desempenha um papel enorme para o diodo. A principal função do diodo é realizada em uma direção. Esta propriedade é fornecida e fornecida pela transição P-N.

Virando o diodo na direção oposta

Se você conectar a fonte de alimentação ao diodo semicondutor, conforme mostrado na Figura 3, a corrente através da transição P-N não passará.

Figura 3. Comutação de diodo reverso

Como pode ser visto na figura, o positivo pólo da fonte de energia é conectado à região N e a área negativa. Como resultado, os elétrons da região n correram para o pólo positivo da fonte. Por sua vez, as cobranças positivas (buracos) na região P são atraídas pelo pólo negativo da fonte de alimentação. Portanto, na região P-N da transição, como pode ser visto na figura, o vazio é formado, não há simplesmente nenhuma corrente, não há transportadoras.

Com um aumento na tensão da fonte de alimentação, os elétrons e orifícios são cada vez mais atraídos por um campo de bateria elétrica, na região da transição P-N da transportadora de carga permanece menos e menos. Portanto, na virada oposta na corrente através do diodo não vai. Em tais casos, é costumeiro dizer que diodo semicondutor bloqueado com tensão reversa.

Um aumento na densidade da substância perto dos pólos da bateria leva a o surgimento da difusão- o desejo pela distribuição uniforme da substância ao longo do volume. O que acontece quando a bateria é desconectada.

Diodo reverso do semicondutor

Aqui, é hora de lembrar as transportadoras não-core que eram condicionalmente esquecidas. O fato é que, mesmo em estado fechado, através do diodo passa uma ligeira corrente, chamada o oposto. Esta corrente inversa E é criado por portadores não-núcleos que podem se mover da mesma maneira que o principal, apenas na direção oposta. Naturalmente, esse movimento ocorre durante a tensão reversa. A corrente inversa é geralmente pequena, devido ao número insignificante de operadoras não essenciais.

Com um aumento na temperatura do cristal, a quantidade de operadoras não mineiras aumenta, o que leva a um aumento na corrente de volta, o que pode levar à destruição do P-N da transição. Portanto, temperaturas de operação para dispositivos semicondutores, diodos, transistores, microcircuitos são limitados. Para evitar o superaquecimento, os poderosos diodos e transistores são instalados em dissipadores de calor - radiadores.

Virando o diodo na direção para a frente

Mostrando na figura 4.

Figura 4. Comutação direta no diodo

Agora você alterará a polaridade da fonte para incluir: menos conectar à região N (catode) e, além da região P (ânodo). Com esta inclusão no N, os elétrons serão repelidos dos menos da bateria e passarão em direção ao P-N da transição. Na região de P, haverá corrigido furos carregados positivamente a partir da saída positiva da bateria. Elétrons e buracos correm um para o outro.

Partículas carregadas com polaridade diferente são coletadas perto da P-N da transição, ocorre um campo elétrico entre eles. Portanto, os elétrons superam a transição P-N e continuam a se mover pela zona de p. Ao mesmo tempo, algumas delas recombinam com buracos, mas a maioria deles corre para a mais da bateria, a corrente de identificação passou pelo diodo.

Esta corrente é chamada corrente direta. Limitou-se aos dados técnicos do diodo, algum valor máximo. Se este valor for excedido, há um perigo de uma saída de diodo. No entanto, deve-se notar que a direção da corrente direta na figura coincide com o movimento geralmente aceito e inverso de elétrons.

Você também pode dizer isso com a direção direta da inclusão, a resistência elétrica do diodo é relativamente pequena. Com a ligação reversa, esta resistência será muitas vezes mais, a corrente através de um diodo semicondutor não vai (uma ligeira corrente reversa não é aceita aqui). De todos os itens acima, podemos concluir que o diodo se comporta como uma válvula mecânica convencional: virada em uma direção - a água flui, transformada em outra - o fluxo parou. Para este diodo de propriedade conseguiu um nome válvula semicondutora.

Para descobrir em detalhes em todas as habilidades e propriedades do diodo semicondutor, você deve se familiarizar com sua volt - Ampere Característica. Também é bom aprender sobre os vários desenhos de diodos e propriedades de frequência, sobre as vantagens e desvantagens. Isso será informado no próximo artigo.