Выпрямительные диоды

Выпрямление – это преобразование переменного тока в постоянный. Так как полупроводниковые диоды хорошо проводят ток в прямом направлении и плохо проводят в обратном, то основным назначением большинства полупроводниковых диодов является выпрямление переменного тока.

Н арисуем простейшую схему для выпрямления переменного тока. В ней последовательно соединены генератор переменной ЭДС (e), которым обычно служит трансформатор, диод VD и нагрузочный резистор R_н. Такая схема называется однополупериодной (рисунок 25).

Р

Рисунок 25 – Однополупериодная

схема выпрямления

абота этой схемы. Генератор (или трансформатор) вырабатывает синусоидальный сигнал e = E_m · sinωt. Во время одного полупериода, когда потенциал точки a – положительный, а точки b – отрицательный, через диод проходит прямой ток, создающий на R_н падение напряжения UR. В течение

с ледующего полупериода, когда потенциал точки b – положительный, а точки a – отрицательный, диод закрыт, тока практически нет, т. е. мы получаем ток в виде импульсов, длящихся полпериода и разделенных промежутками также в полпериода (рисунок 26). Этот ток называют выпрямленным током, и он создает на R_н выпрямленное напряжение (U_R =iR_н). Полезной частью такого напряжения является его среднее значение U_ср.

О

E_m

e

сновные параметры:

•

t

U_пр и соответствующий ему ,

к

Рисунок 26 – Временная диаграмма

U_вх и U_R

оторый называют выпрямленным током;

•

i, U_R

U_обр и соответствующий ему I_обр;

•

I_max

U_R

i

i

U_ср

максимально допустимое обратное напряжение и максимально допустимый прямой выпрямленный ток .

Стабилитроны

С

Рисунок 27 – ВАХ стабилитрона

табилитроны – это плоскостные диоды, изготовленные из Si с большой концентрацией примеси. ВАХ диода в области электрического пробоя имеет участок, который может быть использован для стабилизации напряжения. На этом участке обратной ветви ВАХ при изменении тока в широких пределах, напряжение практически не меняется (рисунок 27).

Стабилитроны называют еще опорными диодами, так как полученное от них стабильное напряжение иногда

используется в качестве эталонного (например, в стабилизаторах напряжения).

Простейшая схема включения стабилитрона показана на рисунке 28.

Нагрузка R_н включена параллельно стабилитрону. Поэтому в режиме стабилизации, когда напряжение на стабилитроне остается почти постоянным, такое же напряжение будет и на нагрузке.

R_огр

R_н

U_ст

E

–

+

Рисунок 28 – Включение стабилитрона

Если напряжение источника питания Е будет изменяться в ту или другую сторону, то будет изменяться ток стабилитрона, но напряжение на нем и на нагрузке останется постоянным. Все изменения напряжения источника питания Е почти полностью поглощаются ограничительным резистором, т. е. стабилизация осуществляется при соблюдении условия:

Основные параметры:

• U_ст – напряжение стабилизации;

• I_max – I_min – диапазон изменения тока стабилизации:

• P_max – максимально допустимая мощность;

• R_д = ∆U / ∆i – дифференциальное сопротивление, чем меньше R_д, тем лучше стабилизация;

• ТКН = ∆U_ст / (U_ст ∆T) – температурный коэффициент напряжения стабилизации; • – коэффициент стабилизации, который показывает,

во сколько раз относительное изменение напряжения на выходе схемы меньше, относительного изменения напряжения на входе.