Диод. Основные параметры и характеристики.
Дио́д — двухэлектродный электронный прибор, обладает различной проводимостью в зависимости от направления электрического тока. Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (то есть имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом.
Основные параметры и характеристики диодов:
Вольт-амперная характеристика – описывает поведение двухполюсника на постоянном токе.
Постоянный обратный ток диода
Постоянное обратное напряжение диода
Постоянный прямой ток диода
Диапазон частот диода
Дифференциальное сопротивление
Ёмкость – характеристика проводника, мера его способности накапливать электрический заряд.
Пробивное напряжение
Максимально допустимая мощность
Максимально допустимый постоянный прямой ток диода
Типы диодов по назначению
Выпрямительные диоды предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.
Импульсные диоды имеют малую длительность переходных процессов, предназначены для применения в импульсных режимах работы.
Детекторные диоды предназначены для детектирования сигнала
Смесительные диоды предназначены для преобразования высокочастотных сигналов в сигнал промежуточной частоты.
Переключательные диоды предназначены для применения в устройствах управления уровнем сверхвысокочастотной мощности.
Параметрические
Ограничительные диоды предназначены для защиты радио и бытовой аппаратуры от повышения сетевого напряжения.
Умножительные
Настроечные
Генераторные
Диоды бывают полупроводниковые (с p-n переходом) и не полупроводниковые.
Расчеты для выпрямителей.
Для оценки пульсаций выпрямленного напряжения используют коэффициент пульсаций:
(2.1)
где
-
амплитуда основной гармоники в
выпрямленном напряжении.
-
среднее значение выпрямленного
напряжения.
Качество работы сглаживающего фильтра оценивают коэффициентом сглаживания
(2.2)
где
,
-
коэффициенты пульсаций на входе и выходе
фильтра. Функцию вида:
(2.3)
где
-
ток через нагрузку, называют нагрузочной
характеристикой выпрямителя.
Однополупериодный выпрямитель.
Выпрямитель (электрического тока) — устройство, предназначенное для преобразования переменного входного электрического тока в постоянный выходной электрический ток.
Однополупериодные выпрямители пропускают в нагрузку только одну полуволну.
Простейшая схема однополупериодного выпрямителя состоит только из одного выпрямляющего ток элемента (диода). На выходе — пульсирующий постоянный ток. На промышленных частотах (50—60 Гц) не имеет широкого применения, так как для питания аппаратуры требуются сглаживающие фильтры с большими величинами емкости и индуктивности, что приводит к увеличению габаритно-весовых характеристик выпрямителя. Однако схема однополупериодного выпрямления нашла очень широкое распространение в импульсных блоках питания с частотой переменного напряжения свыше 10 КГц, широко применяющихся в современной бытовой и промышленной аппаратуре. Объясняется это тем, что при более высоких частотах пульсаций выпрямленного напряжения, для получения требуемых характеристик (заданного или допустимого коэффициента пульсаций), необходимы сглаживающие элементы с меньшими значениями емкости (индуктивности). Вес и размеры источников питания уменьшаются с повышением частоты входного переменного напряжения.
Выбор диода для такой схемы сводится к следующих требований:
где
-
рабочий ток схемы, зависящий от величины
нагрузки (
).
-
входное напряжение схемы определяемое
параметрами понижающего трансформатора.
,
–
допустимый прямой ток и обратное
напряжение - основные эксплуатационные
параметры диода (выбираются из справочной
литературы).
Недостатки:
Большая величина пульсаций
Сильная нагрузка на вентиль (требуется диод с большим средним выпрямленным током)
Низкий коэффициент использования габаритной мощности трансформатора (около 0,45) (не путать с КПД, который зависит от потерь в меди и потерь в стали и в однополупериодном выпрямителе почти такой же, как и в двухполупериодном).
Преимущества: Экономия на количестве вентилей.