Közepes és nagy teljesítményű egyenirányító diódák. A diódák referenciakönyve. Egyenirányító típusok és műszaki paraméterek

Az egyenirányító diódák fő célja a feszültségátalakítás. De nem ez az egyetlen alkalmazási területe ezeknek a félvezető elemeknek. A kapcsolási és vezérlőáramkörökbe vannak szerelve, kaszkádgenerátorokban stb. A kezdő rádióamatőröket érdekelni fogja ezeknek a félvezető elemeknek az elrendezése, valamint működési elve. Kezdjük az általános jellemzőkkel.

A készülék és a tervezési jellemzők

A fő szerkezeti elem egy félvezető. Ez egy szilícium vagy germánium kristálylemez, amelynek két p és n vezetőképességű régiója van. Ez a tervezési jellemző miatt laposnak nevezték el.

Félvezető gyártásakor a kristályt a következőképpen dolgozzák fel: p-típusú felület előállításához olvadt foszforral kezelik, és p-típusú-bórral, indiummal vagy alumíniummal. A hőkezelés során ezen anyagok és kristályok diffúziója következik be. Ennek eredményeképpen két különböző elektromos vezetőképességű felület között pn csomóponttal rendelkező régió jön létre. Az így kapott félvezetőt a házba kell felszerelni. Ez megvédi a kristályt az idegen tényezőktől és elősegíti a hőelvezetést.

Legenda:

A - a katód kimenete.
B - kristálytartó (a testhez hegesztve).
C - n típusú kristály.
D - p -típusú kristály.
E - huzal, amely az anódvezetékhez vezet.
F - szigetelő.
G - test.
H - anód vezeték.

Amint már említettük, szilícium- vagy germánium -kristályokat használnak a pn -csomópont alapjául. Az előbbieket sokkal gyakrabban használják, ez annak köszönhető, hogy a germániumcellákban a fordított áramok értéke sokkal magasabb, ami jelentősen korlátozza a megengedett fordított feszültséget (nem haladja meg a 400 V -ot). Míg a szilícium félvezetőkben ez a jellemző elérheti az 1500 V -ot.

Ezenkívül a germánium elemek sokkal szűkebb üzemi hőmérséklet -tartományt mutatnak, -60 ° C és 85 ° C között változnak. A felső hőmérsékleti küszöb túllépésekor a fordított áram meredeken növekszik, ami negatívan befolyásolja a készülék hatékonyságát. A szilícium félvezetők felső küszöbértéke 125-150 ° C.

Teljesítményosztályozás

A cellák teljesítményét a megengedett legnagyobb egyenáram határozza meg. Ennek a tulajdonságnak megfelelően a következő osztályozást alkalmazták:

Főbb jellemzők listája

Az alábbiakban egy táblázat található az egyenirányító diódák fő paramétereinek leírásával. Ezek a jellemzők az adatlapból (a termék műszaki leírása) szerezhetők be. Általában a legtöbb rádióamatőr abban az esetben fordul ehhez az információhoz, ha a diagramon látható elem nem érhető el, ezért megfelelő analógot kell találnia.

Vegye figyelembe, hogy a legtöbb esetben, ha egy adott dióda analógját kell megtalálni, akkor a táblázat első öt paramétere elég lesz. Ebben az esetben kívánatos figyelembe venni az elem üzemi hőmérsékleti tartományát és a frekvenciát.

Működés elve

Az egyenirányító diódák működési elvének legegyszerűbb magyarázata példa. Ehhez szimulálunk egy egyszerű félhullámú egyenirányító áramkört (lásd az 1. ábrát a 6. ábrán), amelyben a tápellátás U IN feszültségű váltakozó áramú forrásból történik (2. grafikon), és a VD-n keresztül megy az R betöltésére.

Rizs. 6. Az egydiódás egyenirányító működési elve

A pozitív félciklus során a dióda nyitott helyzetben van, és átvezeti rajta az áramot a terhelésnek. Amikor eljön a negatív félciklus fordulata, a készülék zárolva van, és nem kap áramot a terhelés. Vagyis a negatív félhullám határértéke van (valójában ez nem teljesen igaz, mivel ebben a folyamatban mindig van fordított áram, értékét az I arr jellemző határozza meg).

Ennek eredményeként, mint a (3) grafikonon látható, a kimeneten pozitív félperiódusokból, azaz egyenáramból álló impulzusokat kapunk. Ez az egyenirányító félvezető elemek működési elve.

Vegye figyelembe, hogy az ilyen egyenirányító kimenetén lévő impulzusfeszültség csak alacsony zajszintű terhelések táplálására alkalmas, például egy savas zseblámpa-akkumulátor töltője. A gyakorlatban csak a kínai gyártók használnak ilyen rendszert annak érdekében, hogy termékeik költségeit a lehető legnagyobb mértékben csökkentsék. Valójában a tervezés egyszerűsége az egyetlen pólusa.

Az egydiódás egyenirányító hátrányai a következők:

Alacsony hatékonyság, mivel a negatív félperiódusok megszakadnak, a készülék hatékonysága nem haladja meg az 50%-ot.
A kimeneti feszültség körülbelül fele a bemenetének.
Magas zajszint, amely jellegzetes zúgás formájában nyilvánul meg az ellátó hálózat frekvenciájával. Ennek oka a lépcsőzetes transzformátor aszimmetrikus mágnesezettsége (valójában ezért jobb, ha az ilyen áramkörökhöz kvencselő kondenzátort használunk, amelynek negatív oldalai is vannak).

Vegye figyelembe, hogy ezek a hátrányok némileg csökkenthetők, ehhez elegendő egy egyszerű szűrőt készíteni egy nagy kapacitású elektrolit alapján (1 a 7. ábrán).

Rizs. 7. Még egy egyszerű szűrő is jelentősen csökkentheti a hullámzást

Az ilyen szűrő működési elve meglehetősen egyszerű. Az elektrolit feltöltődik a pozitív félciklus alatt, és lemerül, amikor a negatív félciklus bekövetkezik. Ugyanakkor a kapacitásnak elegendőnek kell lennie a terhelés feszültségének fenntartásához. Ebben az esetben az impulzusok némileg kisimulnak, körülbelül a (2) grafikonon látható módon.

A fenti megoldás némileg javítja a helyzetet, de nem sokat, ha ilyen félhullámú egyenirányítóról, például aktív számítógépes hangszórókról táplál, jellegzetes háttér hallható bennük. A probléma megoldásához radikálisabb megoldásra lesz szükség, nevezetesen diódahídra. Nézzük meg, hogyan működik ez az áramkör.

A diódahíd eszköze és működési elve

A lényeges különbség egy ilyen rendszer között (félciklusból) az, hogy a feszültséget minden félciklusban a terhelésre alkalmazzák. A félvezető egyenirányító elemek csatlakoztatási rajza az alábbiakban látható.

Amint az a fenti ábrából is látható, az áramkör négy félvezető egyenirányító elemet használ, amelyek úgy vannak összekötve, hogy mindegyik félciklus során csak kettő működik. Írjuk le részletesen, hogyan zajlik a folyamat:

Egy váltakozó feszültségű Uin érkezik az áramkörbe (2 a 8. ábrán). A pozitív félciklus során a következő áramkör jön létre: VD4 - R - VD2. Ennek megfelelően a VD1 és VD3 reteszelt helyzetben vannak.
Amikor eljön a negatív félciklus szekvenciája, a polaritás változása miatt egy lánc képződik: VD1 - R - VD3. Ekkor a VD4 és a VD2 zárolva van.
A ciklus megismétlődik a következő időszakban.

Amint az az eredményből is látszik (3. grafikon), mindkét félperiódus részt vesz a folyamatban, és bármennyire változik is a bemeneti feszültség, az egy irányban halad át a terhelésen. Az egyenirányító működési elvét teljes hullámnak nevezzük. Előnyei nyilvánvalóak, soroljuk fel őket:

Mivel mindkét félperiódus részt vesz a munkában, a hatékonyság jelentősen (majdnem megduplázódott) növekszik.
A hullám a híd kimenetén is megduplázza a frekvenciát (egy félhullámos megoldáshoz képest).
Amint az a (3) grafikonon látható, az impulzusok között csökken a merülések szintje, ennek megfelelően sokkal könnyebb lesz simítani őket a szűrő számára.
Az egyenirányító kimenetén a feszültség nagyjából megegyezik a bemenettel.

A hídáramkör interferenciája elhanyagolható, és szűrő elektrolittartály használatával még csökkenthető is. Emiatt egy ilyen megoldás gyakorlatilag bármilyen rádióamatőr kivitelben használható tápegységekben, beleértve azokat is, ahol érzékeny elektronikát használnak.

Vegye figyelembe, hogy egyáltalán nem szükséges négy egyenirányító félvezető elemet használni, elegendő egy kész szerelvényt venni egy műanyag tokban.

Egy ilyen csomagnak négy vezetéke van, kettő a bemenethez és ugyanaz a kimenethez. Azokat a lábakat, amelyekhez az AC feszültség csatlakozik, "~" vagy "AC" betű jelzi. A kimeneten a pozitív lábat a "+" szimbólum jelöli, a negatív lábat "-" jelzi.

A sematikus diagramon az ilyen szerelvényeket általában rombuszként jelölik, a dióda grafikus megjelenítésével.

Arra a kérdésre, hogy mi a jobb, ha szerelvényt vagy külön diódákat használunk, nem lehet egyértelmű választ adni. A funkciók között nincs különbség. De az összeszerelés kompaktabb. Másrészt, ha nem sikerül, csak a teljes csere segít. Ha ebben az esetben külön elemeket használnak, akkor elegendő a meghibásodott egyenirányító dióda cseréje.

Mindezek az alkatrészek különböznek a cél, a felhasznált anyagok, a pn -csomópontok típusa, a kialakítás, a teljesítmény és más jellemzők és jellemzők tekintetében. Az egyenirányító diódákat, impulzusdiódákat, varicapokat, Schottky diódákat, SCR -eket, LED -eket és tirisztorokat széles körben használják. Tekintsük a fő műszaki jellemzőiket és általános tulajdonságaikat, bár ezeknek a félvezető alkatrészeknek mindegyik típusának sok és saját tisztán egyedi paramétere van.

Ezek egy pn csomópontú elektronikus eszközök, amelyek egyoldalú vezetőképességgel rendelkeznek, és a váltakozó feszültséget egyenfeszültséggé alakítják. Az egyenirányított feszültség frekvenciája általában nem haladja meg a 20 kHz -et. Az egyenirányító diódák közé tartoznak a Schottky diódák is.

A kis teljesítményű egyenirányító diódák fő paraméterei normál hőmérsékleten vannak megadva Asztal 1átlagos teljesítményű egyenirányító diódák 2. táblázatés nagy teljesítményű egyenirányító diódák 3. táblázat

Különféle egyenirányító diódák vannak ... Ezeknek az eszközöknek az I - V karakterisztika fordított ágán a zener diódákhoz hasonló lavina jellemzői vannak. A lavinakarakterisztika lehetővé teszi, hogy védőelemként használják őket az áramkörök túlfeszültségei ellen, beleértve közvetlenül az egyenirányító áramkört is.

Az utóbbi esetben az ezeken a diódákon alapuló egyenirányítók megbízhatóan működnek az induktív áramkörökben fellépő kapcsolási túlfeszültségek körülményei között a tápegység vagy a terhelés be- vagy kikapcsolásakor. A lavina diódák fő paraméterei normál környezeti hőmérsékleten a következők

A több kilovolt feszültségek kiegyenlítésére egyenirányító oszlopokat fejlesztettek ki, amelyek sorba kapcsolt egyenirányító diódák halmaza, és két vezetékkel egyetlen szerkezetbe vannak összeállítva. Ezeket az eszközöket ugyanazok a paraméterek jellemzik, mint az egyenirányító diódákat. Az egyenirányító pólusok fő paraméterei normál környezeti hőmérsékleten a következők

Az egyenirányítók általános méreteinek csökkentése és telepítésük kényelme érdekében gyártják őket egyenirányító blokkok(szerelvények), amelyek kettő, négy vagy több diódával rendelkeznek, elektromosan függetlenek vagy híd formájában vannak összekötve, és egy esetben vannak összeszerelve. Az egyenirányító egységek és szerelvények fő paraméterei normál környezeti hőmérsékleten vannak megadva

Impulzus diódák Rövid fordított helyreállítási idő vagy az impulzusáram nagy értéke különbözik az egyenirányítóktól. Ennek a csoportnak a diódái használhatók nagy frekvenciájú egyenirányítókban, például érzékelőként vagy modulátorként, átalakítóként, impulzusformázóként, korlátozóként és egyéb impulzuseszközként, lásd a referencia táblázatokat 7 és 8

Alagút diódák végzik a túlnyomórészt mikrohullámú tartományú erősítők, generátorok, kapcsolók elektronikus áramköreinek aktív elemeinek (a jel teljesítményének erősítésére alkalmas eszközök) funkcióit. Az alagútdiódák nagy sebességgel, kis méretekkel és tömeggel rendelkeznek, ellenállnak a sugárzásnak, széles hőmérséklet -tartományban megbízhatóan működnek és energiahatékonyak

Az alagút és az invertált diódák fő paraméterei normál környezeti hőmérsékleten a következők

- működési elvük a pn csomópont elektromos (lavina vagy alagút) lebontásán alapul, amelynél a fordított áram élesen megnövekszik, és a fordított feszültség nagyon keveset változik. Ez a tulajdonság az elektromos áramkörök feszültségének stabilizálására szolgál.Abból a tényből adódóan, hogy a lavina lebomlása jellemző a nagy sávszélességű félvezetőn alapuló diódákra, a szilícium szolgál kiindulási anyagként a Zener diódákhoz. Ezenkívül a szilícium alacsony hőárammal és stabil jellemzőkkel rendelkezik széles hőmérsékleti tartományban. Zener diódákban való működéshez a lemez fordított áramára vonatkozó I - V karakterisztika sekély szakaszát használják, amelyen belül a fordított áram éles változása a fordított feszültség nagyon kicsi változásával jár.

Zener dióda paraméterei és stabilizátorok kis teljesítményű, zener diódák és nagy teljesítményű stabilizátorok - in, precíziós zener diódák -

A feszültségkorlátozók paraméterei itt vannak megadva

Varicaps kézikönyv

Ezek félvezető diódák, elektromosan vezérelt csatlakozási sorompó kapacitással. A kapacitásváltozást a fordított feszültség megváltoztatásával érik el. Más diódákhoz hasonlóan a varicap alapellenállásának alacsonynak kell lennie. Ugyanakkor a megszakítási feszültség növelése érdekében kívánatos a csomóponttal szomszédos alaprétegek nagy ellenállása. Ennek alapján az alap fő része - az aljzat - alacsony ellenállású, és az átmenet melletti alapréteg nagy ellenállású. A varicapokat a következő fő paraméterek jellemzik. A varicap SB teljes kapacitása a kapacitás, beleértve a sorompókapacitást és a tok kapacitását, vagyis a varicap termináljai között meghatározott (névleges) fordított feszültségen mért kapacitást.

Fénykibocsátó dióda egy félvezető eszköz, amely az elektromos áramot közvetlenül fénysugárzássá alakítja. Egy vagy több kristályból áll, amelyek érintkező vezetékekkel ellátott tokban vannak elhelyezve, és optikai rendszerből (lencséből), amely fényáramot generál. A kristálysugárzás hullámhossza (színe) attól függ

Ezek ugyanazok a LED -ek, amelyek csak az infravörös tartományban bocsátanak ki fényt.

Ez a legegyszerűbb félvezető lézer, amelynek kialakítása tipikus p-n átmenet. A lézerberendezés működési elve azon a tényen alapul, hogy miután szabad töltéshordozókat fecskendeznek az elembe a p-n elágazó zónában, populációinverzió alakul ki.

A félvezető feszültségkorlátozó egy dióda, amely az áram-feszültség karakterisztikájának fordított ágán működik, lavina-meghibásodással. Védelmi célokra használják az integrált és hibrid áramkörök áramköreinek túlfeszültsége, elektronikus elemek stb. A feszültségkorlátozók segítségével megvédheti a különböző elektronikus alkatrészek bemeneti és kimeneti áramköreit a rövid távú túlfeszültségek hatásaitól.

Az útmutatóban szereplő információk eredeti pdf fájlok formátumában kerülnek bemutatásra, és a letöltés megkönnyítése érdekében gyűjteményekre vannak osztva az angol ábécé szerint

Háztartási diódák kézikönyve

A kézikönyv általános információkat tartalmaz a hazai félvezető diódákról, nevezetesen az egyenirányítóról, a dióda mátrixokról, a Zener diódákról és a stabilizátorokról, a varicapokról, az emittáló és az ultra-magas félvezető eszközökről. És mesél a besorolásukról és a szimbólumok rendszeréről is. Hagyományosan-a grafikus jelöléseket a GOST 2.730-73, valamint a paraméterek kifejezéseit és betűjelöléseit a GOST 25529-82 szerint adják meg. Egy kis információ található a feszültségkorlátozók alkalmazásáról és a diódák telepítésének szabályairól. A függelék tartalmazza a hajótest méretrajzait és egy alfanumerikus mutatót a navigációhoz

Ez az adatbázis nem más, mint egy elektronikus útmutató a félvezető eszközökhöz, amely hidakat és szerelvényeket, valamint számos rádiókomponenst tartalmaz.

A könyvtár több mint 65 000 rádióelemet tartalmaz. 2016 decemberében minden vezető gyártó információi vannak. A hivatkozás a következő funkciókat tartalmazza:

Rendezés több jellemző szerint a könyvtár tetszőleges sorrendjében
Szűrés szinte minden jellemző alapján
a könyvtár adatainak szerkesztése
a rádióelem ház dokumentációjának és rajzának megtekintése
PDF adatlap hivatkozási nézet

A referencia táblázatok a következő konvenciókat használják:

U minta max.	-	a dióda megengedett legnagyobb állandó fordított feszültsége;
U minta és max.	-	a dióda megengedett legnagyobb impulzus fordított feszültsége;
I pr max.	-	maximális átlagos határidős áram az adott időszakra;
I pr. És max.	-	maximális impulzus előremenő áram az adott időszakra;
Én prg.	-	egyenirányító dióda túlterhelési áram;
f max.	-	a dióda megengedett legnagyobb kapcsolási frekvenciája;
f munka.	-	dióda működési frekvenciája;
U pr és I pr	-	a dióda állandó előremenő feszültsége I pr áramnál;
Én arr.	-	a dióda állandó fordított árama;
T k max.	-	a dióda test megengedett legnagyobb hőmérséklete.
T p.max.	-	a dióda megengedett legnagyobb csatlakozási hőmérséklete.

Félvezető diódák egycsomópontú (egy elektromos csomóponttal) két külső levezetővel rendelkező elektromos átalakító berendezéseket hívnak. Az elektromos csomópont lehet elektronlyuk-csomópont, fém-félvezető érintkező vagy heterojunkció. Az ábra sematikusan egy 1-es elektronlyuk-csomópontú dióda készülékét mutatja, amely a különböző típusú elektromos vezetőképességű pn-p-régiókat (2 és 3) választja el egymástól.

A Crystal 3 külső áramkollektorokkal van ellátva, és egy fém-, üveg-, kerámia- vagy műanyag tokban 5 helyezkedik el, amely megvédi a félvezetőt a külső hatásoktól (légköri, mechanikai stb.). Általában a félvezető diódák aszimmetrikus elektron-lyuk csomópontokkal rendelkeznek. A félvezető egyik régiója (nagyobb szennyeződéskoncentrációval) emitterként szolgál, míg a másik (alacsonyabb koncentrációban) bázisként szolgál. Ha egy külső feszültséget közvetlenül a diódához csatlakoztatnak, a kisebbségi töltéshordozók befecskendezése elsősorban az emitter erősen adalékolt részéből történik az alap enyhén adalékolt részébe.

Az ellenkező irányba haladó kisebbségi fuvarozók száma sokkal kevesebb, mint az emitterből származó injekció. A csomópont lineáris méreteinek és a jellemző hosszúságnak az arányától függően sík és pont diódákat különböztetünk meg. Egy dióda akkor tekinthető síknak, ha lineáris méretei, amelyek meghatározzák a csomópont területét, sokkal nagyobbak, mint a jellemző hosszúság.

A diódák kézikönyvének jellemző hossza a legkisebb a két mennyiség közül - az alapvastagság és a kisebbségi hordozók diffúziós hossza az alapban. Ezek határozzák meg a diódák tulajdonságait és jellemzőit. Azok a diódák, amelyeknek a csomópont lineáris mérete kisebb, mint a jellemző hosszúság, pontszerűek. A különböző típusú vezetőképességű régiók közötti határfelületen történő átmenet rendelkezik az áram kiegyenesítésével (egyoldalú vezetőképességgel); nemlineáris áram-feszültség jellemzők; a töltéshordozók alagútjának alagútja egy potenciális gáton keresztül mind fordított, mind előre irányuló torzításban; a félvezető atomok ütközési ionizációjának jelensége az átmenethez viszonylag nagy feszültségeken; gátképesség stb. Az átmenet ezen tulajdonságait különféle típusú félvezető diódák létrehozására használják.

A diódák működési frekvenciatartománya szerint alacsony frekvenciájú (LF) és nagyfrekvenciás (HF). Céljuk szerint az LF diódákat egyenirányító, stabilizáló, impulzusos és HF diódákra osztják - érzékelő, keverő, moduláris, paraméteres, kapcsoló stb. -, LED -ekre stb.

A félvezető fő kristályának anyaga szerint germánium, szilícium, gallium -arzenid és más diódák különböztethetők meg. A félvezető diódák kijelöléséhez a könyvtárban hat és hét számjegyű alfanumerikus kódokat használnak (például KD215A, 2DS523G).

Az első elem - betű (általános célú eszközök esetén) vagy szám (speciális célú eszközben használt eszközök esetében) - jelzi az anyagot, amely alapján az eszköz készült: G vagy 1 - germánium; K vagy 2 - szilícium és vegyületei; A vagy 3 - galliumvegyületek (például gallium -arzenid); És vagy 4 - indiumvegyületek (például indium -foszfid).

A második elem egy alosztályt vagy eszközcsoportot jelző betű: D - egyenirányító, impulzusdiódák; C - oszlopok és blokkok egyenirányítása; B - varicaps; És - impulzus alagút diódák; A - mikrohullámú diódák; C - zener diódák.

A harmadik elem - szám - meghatározza az eszközt jellemző egyik fő jellemzőt (például cél vagy működési elv).

A negyedik, ötödik és hatodik elem egy háromjegyű szám, amely az eszköz technológiai típusának fejlesztésének sorszámát jelöli.

A hetedik elem - egy betű - hagyományosan meghatározza az egyetlen technológiával gyártott eszközök paraméterei szerinti osztályozást. Példa a megnevezésre: 2DS523G - szilíciumimpulzus -eszközök készlete speciális célú készülékekhez, amelyek visszatérési ellenállási ülepedési ideje 150 és 500 nsec között van; 23. számú fejlesztés, D. csoport. Fejlesztési eszközök 1973 előtt a referenciakönyvekben. három és négy elem jelöléssel rendelkezik.