Критериями качества работы выпрямителя являются:

 коэффициент пульсации:

- отношение амплитуды к-ой гармоники к средневыпрямленному значению напряжения.

 коэффициент выпрямления по напряжению:

 - отношение средневыпрямленного значения напряжения к действующему значению напряжения во вторичной цепи трансформатора.

 пульсность:

 - отношение частоты пульсации к частоте питающего напряжения.

m - фазность схемы выпрямителя (1 или 3),

- число периодов выпрямления (1 или 2).

 КПД:

 - отношение активной (полезной) мощности в нагрузке к потребляемой (активной) мощности.

Неуправляемые полупроводниковые вентили. К ним относятся германиевые, кремниевые и селеновые диоды.

Германиевые диоды. Конструктивное выполнение полупроводниковых выпрямительных диодов зависит от технологии получения р-п перехода и от их мощности; в зависимости от последней они делятся на маломощные, средней и большой мощности.

Обратное допустимое напряжение германиевых диодов различных типов составляет от 50 до 400 В; интервал рабочих температур от -50 до +70 °С. С повышением температуры обратное допустимое напряжение уменьшается, и по этой причине с ростом температуры окружающей среды приходится существенно уменьшать нагрузку выпрямительного диода, а также применять дополнительное охлаждение вентилей радиаторами.

Падение напряжения на германиевых диодах составляет 0,2-0,5 В. Срок службы 5-20 тыс. ч.

Германиевые диоды в основном используются в низковольтных выпрямительных устройствах.

Кремниевые диоды, несмотря на более сложную (по сравнению с германием) технологию получения чистого кремния, получили преимущественное применение по следующим причинам:

обратный ток - Iобр на один-два порядка меньше, чем у германиевых;

шире интервал рабочих температур (-60 - +125°С);

допустимое обратное напряжение Uoбp. и max выше, чем у германиевых, и достигает у некоторых диодов 1000 В;

предельная рабочая частота в 2-3 раза выше, чем у германиевых, вследствие меньшей собственной емкости кремниевых диодов.

Недостатком кремниевых диодов является большое падение напряжения на диоде, в 2-3 раза превышающее Uпр.ср германиевых диодов.

Как германиевые, так и кремниевые диоды весьма чувствительны к токовым перегрузкам, которые приводят к тепловому пробою - необратимому процессу, делающему диод полностью непригодным.

Находят все более широкое применение кремниевые диоды с лавинными характеристиками, к которым относятся диоды диффузионные, лавинные типов ВКДЛ и ВКДЛВ, последние - с водяным охлаждением. Эти диоды способны выдерживать кратковременные обратные перенапряжения, благодаря чему отпадает необходимость в защите этих диодов от пробоя.

Промышленностью выпускаются неуправляемые кремниевые диоды на токи до 1000 А с допустимым обратным напряжением до 1000 В, а также столбы и блоки, состоящие из нескольких диодов, причем в столбах диоды соединяются последовательно, а в блоках могут объединяться в выпрямительную схему. Прямое падение напряжения Uпр.ср кремниевых столбов различных типов находится в пределах 3- 12 В; допустимое обратное напряжение Uoбр.и.max достигает 15 кВ. Кремниевые диоды, столбы и блоки могут работать при температуре корпуса -60-+125°С; обесточенный диод выдерживает температуру до 150 °С.

Электровакуумные и ионные вентили имеют весьма ограниченное применение и вытесняются в последнее время полупроводниковыми, причем, как правило, кремниевыми.

Селеновые диоды, являясь одними из первых полупроводниковых вентилей, применялись до последнего времени благодаря высокой надежности, большому сроку службы, невысокой стоимости. Высокая надежность селеновых вентилей объясняется стойкостью их к токовым перегрузкам, число которых может быть любым, если перегрев вентиля не превышает нормы и, кроме того, эти вентили, обладая свойством “самозалечивания”, допускают длительное превышение питающего напряжения. Однако большие объем и масса, а также расформовка и старение, в процессе эксплуатации ухудшающие их вентильные качества, вызывают прогрессирующий отказ промышленности от использования селеновых вентилей.

Управляемые полупроводниковые вентили. К ним относятся триодные тиристоры, не проводящие в обратном направлении, которые в соответствии с ГОСТ 15133-77 [поз. III] называются далее тиристорами и обозначаются VS.

Тиристор - это четырехслойный р-п-р-п полупроводниковый прибор (рис. 4.4), который используется в качестве электронного ключа.

Рис. 4.4. Структура и вольт-амперная характеристика тиристора

Он включается при подаче на управляющий электрод УЭ короткого положительного импульса при условии, что на анод А подано положительное по отношению к катоду К напряжение. Статические ВАХ тиристора приведены на рис. 4.4. В открытом состоянии прямой ток через тиристор ограничивается сопротивлением нагрузки. Закрывается тиристор изменением полярности анодного напряжения или уменьшением тока удержания до значения меньше Iудт. В настоящее время существуют также полностью управляемые тиристоры, которые запираются подачей отрицательного импульса на УЭ, однако из-за значительной мощности управления такие тиристоры не находят широкого применения в ИВЭП.

Из рассмотрения статических ВАХ видно, что тиристор можно привести в открытое состояние путем увеличения приложенного к нему прямого напряжения до критического значения U'вклт без воздействия на управляющий переход (Iу=0). Тиристор может также перейти в открытое состояние и при меньшем значении напряжения, чем U'вклт если скорость его нарастания достаточно высока. Однако такое включение тиристора нежелательно, поэтому тиристоры нормально работают при входном синусоидальном напряжении, скорость нарастания которого не превышает нескольких десятков вольт за микросекунду.