Меню

Диод для высокого тока

Диод для высокого тока

Полупроводниковый диод или просто диод представляет из себя радиоэлемент, который пропускает электрический ток только в одном направлении и блокирует его прохождение в другом направлении. По аналогии с гидравликой диод можно сравнить с обратным клапаном: устройством, которое пропускает жидкость только в одном направлении.

обратный клапан

обратный клапан

Диод – это радиоэлемент с двумя выводами. Некоторые диоды выглядят почти также как и резисторы:

диод 1N4007 диод

А некоторые выглядят чуточку по-другому:

д226б диод д214 диод

Есть также и SMD исполнение диодов:

Выводы диода называются – анод и катод. Некоторые по ошибке называют их “плюс” и “минус”. Это неверно. Так говорить нельзя.

На схемах диод обозначается так

Он может пропускать электрический ток только от анода к катоду.

Из чего состоит диод

В нашем мире встречаются вещества, которые отлично проводят электрический ток. Сюда в основном можно отнести металлы, например, серебро, медь, алюминий, золото и так далее. Такие вещества называют проводниками. Есть вещества, которые ну очень плохо проводят электрический ток – фарфор, пластмассы, стекло и так далее. Их называют диэлектриками или изоляторами. Между проводниками и диэлектриками находятся полупроводники. Это в основном германий и кремний.

После того, как германий или кремний смешивают с мельчайшей долей мышьяка или индия, образуется полупроводник N-типа, если смешать с мышьяком; или полупроводник P-типа, если смешать с индием.

Теперь если эти два полупроводника P и N -типа приварить вместе, на их стыке образуется PN-переход. Это и есть строение диода. То есть диод состоит из PN-перехода.

строение диода

строение диода

Полупроводник P-типа в диоде является анодом, а полупроводник N-типа – катодом.

Давайе вскроем советский диод Д226 и посмотрим, что у него внутри, сточив часть корпуса на наждачном круге.

диод Д226

диод Д226

Вот это и есть тот самый PN-переход

PN-переход диода

PN-переход диода

Как определить анод и катод диода

1) на некоторых диодах катод обозначают полоской, отличающейся от цвета корпуса

катод смд smd диода

2) можно проверить диод с помощью мультиметра и узнать, где у него катод, а где анод. Заодно проверить его работоспособность. Этот способ железный ;-). Как проверить диод с помощью мультиметра можно узнать в этой статье.

Где находится анод, а где катод очень легко запомнить, если вспомнить воронку для наливания жидкостей в узкие горлышки бутылок. Воронка очень похожа на схему диода. Наливаем в воронку, и жидкость у нас очень хорошо бежит, а если ее перевернуть, то попробуй налей-ка через узкое горлышко воронки ;-).

воронка диод

Диод в цепи постоянного тока

Как мы уже говорили, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Для того, чтобы это показать, давайте соберем простую схему.

прямое включение диода

прямое включение диода

Так как наша лампа накаливания на 12 Вольт, следовательно, на блоке питания тоже выставляем значение в 12 В и собираем всю электрическую цепь по схеме выше. В результате, лампочка у нас прекрасно горит. Это говорит о том, что через диод проходит электрический ток. В этом случае говорят, что диод включен в прямом направлении.

диод в прямом включении

диод в прямом включении

Давайте теперь поменяем выводы диода. В результате, схема примет такой вид.

обратное включение диода

обратное включение диода

Как вы видите, лампочка не горит, так как диод не пропускает электрический ток, то есть блокирует его прохождение, хотя источник питания и выдает свои честные 12 Вольт.

обратное включение

обратное включение диода

Какой вывод можно из этого сделать? Диод проводит постоянный ток только в одном направлении.

Диод в цепи переменного тока

Кто забыл, что такое переменный ток, читаем эту статью. Итак, для того, чтобы рассмотреть работу диода в цепи переменного тока, давайте составим схему. Здесь мы видим генератор частоты G, диод и два клеммника Х1 и Х2, с которых мы будем снимать сигнал с помощью осциллографа.

диод в цепи переменного тока

Мой генератор частоты выглядит вот так.

генератор частоты

генератор частот

Осциллограмму будем снимать с помощью цифрового осциллографа

цифровой осциллограф OWON

Генератор выдает переменное синусоидальное напряжение.

синусоидальный сигнал

синусоидальный сигнал

Что же будет после диода? Цепляемся к клеммам X1 и X2 и видим вот такую осциллограмму.

переменное напряжение после диода

переменное напряжение после диода

Диод вырезал нижнюю часть синусоиды, оставив только верхнюю часть.

А что будет, если мы поменяем выводы диода? Схема примет такой вид.

переменый ток после диода

переменый ток после диода

Что же получим на клеммах Х1 и Х2 ? Смотрим на осциллограмму.

переменный ток после диода

переменный ток после диода

Ничего себе! Диод срезал только положительную часть синусоиды!

Характеристики диода

Давайте рассмотрим характеристику диода КД411АМ. Ищем его характеристики в интернете, вбивая в поиск “даташит КД411АМ”

параметры диода КД411

Для объяснения параметров диода, нам также потребуется его ВАХ

вольтамперная характеристика диода

1) Обратное максимальное напряжение Uобр – это такое напряжение диода, которое он выдерживает при подключении в обратном направлении, при этом через него будет протекать ток Iобр – сила тока при обратном подключении диода. При превышении обратного напряжения в диоде возникает так называемый лавинный пробой, в результате этого резко возрастает ток, что может привести к полному тепловому разрушению диода. В нашем исследуемом диоде это напряжение равняется 700 Вольт.

2) Максимальный прямой ток Iпр – это максимальный ток, который может течь через диод в прямом направлении. В нашем случае это 2 Ампера.

3) Максимальная частота Fd , которую нельзя превышать. В нашем случае максимальная частота диода будет 30 кГц. Если частота будет больше, то наш диод будет работать неправильно.

Виды диодов

Стабилитроны

Стабилитроны представляют из себя те же самые диоды. Даже из названия понятно, чтоб стабилитроны что-то стабилизируют. А стабилизируют они напряжение. Но чтобы стабилитрон выполнял стабилизацию, требуется одно условие. Они должны подключатся противоположно, чем диоды. Анод на минус, а катод на плюс. Странно не правда ли? Но почему так? Давайте разберемся. В Вольт амперной характеристике (ВАХ) диода используется положительная ветвь – прямое направление, а вот в стабилитроне другая часть ветки ВАХ – обратное направление.

Снизу на графике мы видим стабилитрон на 5 Вольт. Сколько бы у нас не изменялась сила тока, мы все равно будем получать 5 Вольт ;-). Круто, не правда ли? Но есть и подводные камни. Сила тока не должны быть больше, чем в описании на диод, иначе он выйдет из строя от высокой температуры – Закон Джоуля-Ленца. Главный параметр стабилитрона – это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. На графике вы видите стабилитрон с напряжением стабилизации 5 Вольт. Также есть диапазон силы тока, при котором будет работать стабилитрон – это минимальный и максимальный ток (Imin, Imax). Измеряется в Амперах.

Выглядят стабилитроны точно также, как и обычные диоды:

Диод

На схемах обозначаются вот так:

Светодиоды

Светодиоды – особый класс диодов, которые излучают видимый и невидимый свет. Невидимый свет – это свет в инфракрасном или ультрафиолетовом диапазоне. Но для промышленности все таки большую роль играют светодиоды с видимым светом. Они используются для индикации, оформления вывесок, светящихся баннеров, зданий а также для освещения. Светодиоды имеют такие же параметры, как и любые другие диоды, но обычно их максимальный ток значительно ниже.

Читайте также:  Схема мощного блока питания с регулятором тока

Предельное обратное напряжение (Uобр) может достигать 10 Вольт. Максимальный ток (Imax) будет ограничиваться для простых светодиодов порядка 50 мА. Для осветительных больше. Поэтому при подключении обычного диода нужно вместе с ним последовательно подключать резистор. Резистор можно рассчитать по нехитрой формуле, но в идеале лучше использовать переменный резистор, подобрать нужное свечение, замерять номинал переменного резистора и поставить туда постоянный резистор с таким же номиналом.

светодиоды осветительные светодиоды

Лампы освещения из светодиодов потребляют копейки электроэнергии и стоят дешево.

Диод

Очень большим спросом пользуются светодиодные ленты, состоящие из множества SMD светодиодов. Смотрятся очень красиво.

На схемах светодиоды обозначаются так:

Не забываем, что светодиоды делятся на индикаторные и осветительные. Индикаторные светодиоды обладают слабым свечением и используются для индикации каких-либо процессов, происходящих в электронной цепи. Для них характерно слабое свечение и малый ток потребления

светодиоды

Ну и осветительные светодиоды – это те, которые используются в ваших китайских фонариках, а также в LED-лампах

Диод

Светодиод – это токовый прибор, то есть для его нормальной работы требуется номинальный ток, а не напряжение. При номинальном токе на светодиоде падает некоторое напряжение, которое зависит от типа светодиода (номинальной мощности, цвета, температуры). Ниже табличка, показывающая какое падение напряжения бывает на светодиодах разных цветов свечения при номинальном токе:

Как проверить светодиод можно узнать из этой статьи.

Тиристоры

Тиристоры представляют собой диоды, проводимость которых управляется с помощью третьего вывода – управляющего электрода (УЭ). Основное применение тиристоров – это управление мощной нагрузкой с помощью слабого сигнала, подаваемого на управляющий электрод. Выглядят тиристоры примерно как диоды или транзисторы. У тиристоров параметров столько, что не хватит статьи для их описания. Главный параметр – Iос,ср. – среднее значение тока, которое должно протекать через тиристор в прямом направлении без вреда для его здоровья. Немаловажным параметром является напряжение открытия тиристор – (Uу), которое подается на управляющий электрод и при котором тиристор полностью открывается.

тиристор

а вот так примерно выглядят силовые тиристоры, то есть тиристоры, которые работают с большой силой тока:

На схемах триодные тиристоры выглядят вот таким образом:

Существуют также разновидности тиристоров – динисторы и симисторы. У динисторов нет управляющего электрода и он выглядит, как обычный диод. Динисторы начинают пропускать через себя электрический ток в прямом включении, когда напряжение на нем превысит какое-то значение. Симисторы – это те же самые триодные тиристоры, но при включении пропускают через себя электрический ток в двух направлениях, поэтому они используются в цепях с переменным током.

Диодный мост и диодные сборки

Производители также несколько диодов заталкивают в один корпус и соединяют их между собой в определенной последовательности. Таким образом получаются диодные сборки. Диодные мосты – одна из разновидностей диодных сборок.

маломощный диодный мост

На схемах диодный мост обозначается вот так:

Существуют также и другие виды диодов, такие как варикапы, диод Ганна, диод Шоттки и тд. Для того, чтобы их всех описать, нам не хватит и вечности.

Очень интересное видео про диод

Похожие статьи по теме “диод”

Источник

Диоды силовые

2. Суть диода, конструкция

Кристалл кремния

Основу мощного силового диода составляет пластина монокристалла кремния, в которой сформирован p-n-переход, обладающий односторонней электропроводимостью.

Для защиты хрупкой пластины от тепловых и механических напряжений, её припаивают серебряным припоем с обеих сторон к дискам из вольфрама или молибдена толщиной до 3 мм, которые выполняют роль термокомпенсаторов.

Выпрямительный элемент диода монтируется в герметичном корпусе штыревой или таблеточной конструкции.

Диод штыревой
малогабаритный
Диод штыревой
с гибким выводом
Диод таблеточный
Конструкция диода Конструкция диода Конструкция диода

3. Таблица основных параметров

Основными параметрами выпрямительных диодов являются:

— максимально допустимый средний прямой ток IF(AV)
— максимально допустимое обратное напряжение URRM
— максимально допустимая частота fmax

Диоды штыревые малогабаритные

Серия Средний прямой ток
IF(AV) (TС, ºC)
Класс по напряжению
URRM / 100
Корпус Резьба Применяемый охладитель
Диод Д112 Д112-10
ДЛ112-10
10А (150ºC) 1…16 SD1 М5 О111
Д112-16
ДЛ112-16
16А (150ºC)
Д112-25
ДЛ112-25
25А (150ºC)
Диод Д122 Д122-32
ДЛ122-32
32А (150ºC) 1…16 SD2 М6 О221
Д122-40
ДЛ122-40
40А (150ºC)
Диод Д132 Д132-50
ДЛ132-50
50А (150ºC) 1…16 SD3 М8 О231, О331
Д132-63
ДЛ132-63
63А (150ºC)
Д132-80
ДЛ132-80
80А (150ºC)

Диоды штыревые с гибким выводом

Серия Средний прямой ток
IF(AV) (TС, ºC)
Класс по напряжению
URRM / 100
Корпус Резьба Применяемый охладитель
Диод Д151 Д151-125 125А (140ºC) 3…16 SD5 М12 О151
Д151-160 160А (140ºC)
Диод Д161 Д161-200 200А (145ºC) 3…18 SD6 М20 О171
О371
О471
ОМ101
Д161-250 250А (140ºC)
Д161-320 320А (130ºC)
Диод Д171 Д171-400 400А (145ºC) 3…18 SD7 М24 О181
О281
ОМ105
Д171-500 500А (140ºC) О181
О281
Диоды лавинные
Диод ДЛ161 ДЛ161-200 200А (115ºC) 4…18 SD6 М20 О171, О271
О371, О471
ОМ101
Диод ДЛ171 ДЛ171-320 320А (115ºC) 4…18 SD7 М24 О181
О281
ОМ105

Диоды таблеточные

Серия Средний прямой ток
IF(AV) (TС, ºC)
Класс по напряжению
URRM / 100
Применяемый охладитель
Корпус PD32 – Ø54 мм, контактная площадка Ø33 мм
Диод Д133 Д133-400 640А (100ºC)
730А (85ºC)
10…40 О143
Д133-500 910А (100ºC)
1020А (85ºC)
10…28
Д133-630 1040А (100ºC)
1170А (85ºC)
10…32
Д133-800 1170А (100ºC)
1280А (85ºC)
4…20 О143, О343
Д133-1000 1220А (100ºC)
1385А (85ºC)
4…20
Диод Д233 Д233-500 660А (100ºC)
760А (85ºC)
10…44 О143, О343
Д233-630 630А (100ºC)
740А (85ºC)
44…50 О143
Д233-800 800А (100ºC)
920А (85ºC)
34…42 О143, О343
Корпус PD42 – Ø60 мм, контактная площадка Ø37 мм
Диод Д143 Д143-630 900А (100ºC)
1040А (85ºC)
24…40 О143, ОМ103
Д143-800 1340А (100ºC)
1510А (85ºC)
18…28 О143, О243
ОМ103, ОМ104
Д143-1000 1490А (100ºC)
1680А (85ºC)
4…18
Диод Д243 Д243-800 990А (100ºC)
1140А (85ºC)
24…44 О143, О243
ОМ103, ОМ104
Корпус PD53 – Ø75 мм, контактная площадка Ø50 мм
Диод Д153 Д153-1250 1390А (100ºC)
1650А (85ºC)
44…50 О153, О253
Д153-1600 1820А (100ºC)
2100А (85ºC)
34…42
Д153-2000 2510А (100ºC)
2830А (85ºC)
24…32
Диод Д253 Д253-1600 2420А (100ºC)
2750А (85ºC)
4…22 О153, О253
Д253-2000 2730А (100ºC)
3090А (85ºC)
4…24
Диод ДЛ153 ДЛ153-1250 1250А (115ºC) 22…32 О153, О253
ДЛ153-1600 1600А (100ºC) 16…32
ДЛ153-2000 2000А (100ºC) 16…20
Корпус PD21 – Ø42 мм, контактная площадка Ø19 мм
Диод ДЛ123 ДЛ123-320 320А (113°C) 4…16 О123

4. Что такое класс диода

Номинальное напряжение принято обозначать как класс диода.

Класс диода = URRM / 100

Класс диода – это значение повторяющегося импульсного обратного напряжения URRM, делённое на 100. Например, 12 класс диода обозначает напряжение 1200В.

Читайте также:  Крыльчаткой вентилятора обратного тока

5. Полярность диода (где анод, где катод), обратная полярность

Полярность диода (цоколевка) определяется по значку на корпусе:

При прямой полярности в штыревых диодах резьбовое основание – это анод, жесткий / гибкий вывод – это катод. При обратной полярности – наоборот, при этом обратная полярность обозначается символом «х» икс в маркировке.

Диоды прямой полярности Диоды обратной полярности
Полярность диода прямая Полярность диода обратная

6. Расшифровка обозначений маркировки

ГОСТ 20859-79 устанавливает унифицированное обозначение силовых полупроводников из следующих элементов.

Д Л 1 4 3 800 х 16 УХЛ2
1 2 3 4 5 6 7 8

Первый элемент – буква, обозначающая вид полупроводникового прибора:

Д – диод выпрямительный.

Второй элемент – буква, определяющая функциональное назначение (свойства) прибора:

Л – лавинный диод;
Ч – быстровосстанавливающийся диод (время обратного восстановления

7. Лавинные диоды: в чем суть, лавинообразование

Диоды серий ДЛ – это лавинные выпрямительные диоды. Лавинные называются потому, что они обладают контролируемым лавинообразованием.

Лавинные диоды допускают в течение длительного интервала времени работу в области электрического лавинного пробоя на обратной ветви вольт-амперной характеристики:

ВАХ диода

Суть лавинообразования в том, что, когда на диод воздействует обратное напряжение, большее, чем напряжение пробоя, обратный ток резко возрастает.

В обычном, не лавинном диоде, ток сосредотачивается в отдельных точках p-n-перехода и происходит местный тепловой пробой – обычный диод выходит со строя.

P-N переход

В лавинном же диоде обратный ток равномерно распределяется по поверхности p-n-перехода, за счет чего диод способен рассеивать импульс мощности.

P-N переход лавинного диода

Таким образом, лавинные диоды эффективно применяются для защиты цепей от импульсных перегрузок по напряжению.

8. Сборка диодов с охладителями

сборка диода

Работа при больших токах и высоких обратных напряжениях связана с выделением значительной мощности в p-n-переходе выпрямительного элемента диода. Для отвода тепла силовые диоды собирают с охладителями и токоотводами.

Охладитель характеризуется значением рассеиваемой мощности и площадью охлаждающей поверхности, и подбирается из расчета необходимого отвода тепла при рабочей мощности диода.

Охладитель для штыревых диодов представляет собой алюминиевый радиатор с резьбовым отверстием.

диод таблетка и охладитель

При сборке штыревых диодов с охладителями необходимо соблюдать закручивающий момент Md, который указывается в характеристиках диода.

В таблеточных диодах необходимое давление на прижимных контактах обеспечивается только при их сборке с охладителями. При этом значение осевого усилия на диод Fm, т.е. усилие сжатия диода, нормируется от 10 до 26 кН в зависимости от диаметра (типа) корпуса.

Тип корпуса
таблеточного диода
Диаметр корпуса Диаметр контактной площадки Усилие сжатия,
± 1,5 кН
PD21 Ø42 мм Ø19 мм 8 кН
PD32 Ø54 мм Ø33 мм 10 кН
PD42 Ø60 мм Ø37 мм 15 кН
PD53 Ø75 мм Ø50 мм 26 кН

охладитель для таблеточных диодов

Усилие сжатия при сборке таблеточных диодов с охладителями обеспечивается прижимным устройством охладителя с соответствующим значением прогиба траверсы. Контроль прогиба траверсы проводят с помощью индикатора часового типа.

Траверса зажимается гайками поочередно; многократно чередуя, до тех пор, пока величина прогиба траверсы не достигнет значения, установленного в таблице:

Номинальное значение прогиба траверсы – для траверсы сечением 10х25 мм:

Траверса сечением Расстояние между центрами отверстий траверсы Расстояние между рабочими поверхностями скобы для контроля прогиба траверсы Усилие сжатия Количество траверс Прогиб траверсы (траверс)
10х25 мм 116 мм 70 мм 10 кН 1 шт. 320 мкм
15 кН 1 шт. 480 мкм
26 кН 2 шт. 420 мкм

Применяются силовые диоды в различных выпрямителях, например в сварочном и гальваническом оборудовании, в неуправляемых или полууправляемых выпрямительных мостах, для предотвращения пагубного воздействия коммутационных перенапряжений.

Источник

Диоды силовые 227

  • 20
  • 40
  • 60

Диоды силовые – полупроводниковые приборы, состоящие из двух слоёв полупроводника – p- (анод) и n- (катод). На границе этих слоёв образуется «p-n» переход.

Силовые диоды проводят электрический ток от анода к катоду, то есть они являются неуправляемыми электронными ключами с односторонней проводимостью. Диоды находятся в проводящем состоянии (состояние замкнутого ключа), если к ним прикладывается прямое напряжение.

Силовые диоды используются при изготовлении преобразователей электрической энергии, автомобильных и тракторных электрогенераторов, мощных выпрямительных установок.

Посмотреть и купить товар вы можете в наших магазинах в городах: Москва, Санкт-Петербург, Архангельск, Барнаул, Белгород, Владимир, Волгоград, Вологда, Воронеж, Гомель, Екатеринбург, Иваново, Ижевск, Казань, Калуга, Кемерово, Киров, Кострома, Краснодар, Красноярск, Курск, Липецк, Минск, Набережные Челны, Нижний Новгород, Новосибирск, Омск, Орёл, Пермь, Псков, Ростов-на-Дону, Рязань, Самара, Саранск, Саратов, Смоленск, Ставрополь, Тверь, Томск, Тула, Тюмень, Уфа, Чебоксары, Челябинск, Ярославль. Доставка заказа почтой, через систему доставки Pickpoint или через салоны «Связной» в следующие города: Тольятти, Барнаул, Ульяновск, Иркутск, Хабаровск, Владивосток, Махачкала, Томск, Оренбург, Новокузнецк, Астрахань, Пенза, Чебоксары, Калининград, Улан-Удэ, Сочи, Иваново, Брянск, Сургут, Нижний Тагил, Архангельск, Чита, Курган, Владикавказ, Грозный, Мурманск, Тамбов, Петрозаводск, Кострома, Нижневартовск, Новороссийск, Йошкар-Ола и еще в более чем 1000 городов и населенных пунктов по всей России.

Товары из группы «Диоды силовые» вы можете купить оптом и в розницу.

Источник



Выпрямительные диоды: устройство, конструктивные особенности и основные характеристики

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

Устройство и конструктивные особенности

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

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

Конструкция (1), внешний вид (2) и графическое отображение выпрямительного диода(3)

Конструкция (1), внешний вид (2) и графическое отображение выпрямительного диода(3)

Обозначения:

  • А – вывод катода.
  • В – кристалладержатель (приварен к корпусу).
  • С – кристалл n-типа.
  • D – кристалл р-типа.
  • E – провод ведущий к выводу анода.
  • F – изолятор.
  • G – корпус.
  • H – вывод анода.

Как уже упоминалось, в качестве основы р-n перехода используются кристаллы кремния или германия. Первые применяются значительно чаще, это связано с тем, что у германиевых элементов величина обратных токов значительно выше, что существенно ограничивает допустимое обратное напряжение (оно не превышает 400 В). В то время как у кремниевых полупроводников эта характеристика может доходить до 1500 В.

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

Читайте также:  Аппарат для терапии током надтональной частоты

Классификация по мощности

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

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

Перечень основных характеристик

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

Таблица основных характеристик выпрямительных диодов

Таблица основных характеристик выпрямительных диодов

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

Принцип работы

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

Принцип работы однодиодного выпрямителя

Рис. 6. Принцип работы однодиодного выпрямителя

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

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

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

К числу недостатков однодиодного выпрямителя можно отнести:

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

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

Даже простой фильтр позволяет существенно снизить пульсации

Рис. 7. Даже простой фильтр позволяет существенно снизить пульсации

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

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

Устройство и принцип работы диодного моста

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

Принцип работы диодного моста

Принцип работы диодного моста

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

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

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

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

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

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

Диодный мост в виде сборки

Диодный мост в виде сборки

Такой корпус имеет четыре вывода, два на вход и столько же на выход. Ножки, к которым подключается переменное напряжение, помечаются знаком «

» или буквами «AC». На выходе положительная ножка помечается символом «+», соответственно, отрицательная как «-».

На принципиальной схеме такую сборку принято обозначать в виде ромба, с расположенным внутри графическим отображением диода.

На вопрос что лучше использовать сборку или отдельные диоды нельзя ответить однозначно. По функциональности между ними нет никакой разницы. Но сборка более компактна. С другой стороны, при ее выходе из строя поможет только полная замена. Если же в этаком случае используются отдельные элементы, достаточно заменить вышедший из строя выпрямительный диод.

Источник