Diody prostownicze

Środa, Sierpień 15, 2011 Napisane przez Admin

Zadaniem diod prostowniczych jest przetwarzanie prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy. Proces przetwarzania prądu przemiennego na prąd jednokierunkowy nazywa się prostowaniem.

Na rys. 1.10 przedstawiono zasadę pracy diody prostowniczej, która przepuszcza (idealizując) prąd tylko w jednym kierunku. Napięcie przemienne jest doprowadzone do transformatora. Do uzwojenia wtórnego włączono diodę, której rezystancję R(F) przyjęto jako stałą w całym zakresie pracy. W szereg jest włączony odbiornik o rezystancji R(odb).

Na schemacie prosta rezystancji odpowiada sumie R(odb) + R(F). Małą wartość R(F) można w niektórych rozważaniach pominąć. Diody prostują napięcia od ok. 1 V do kilkuset woltów. Odpowiada to wartości rezystancji odbiornika z rys. 1.10

Nowoczesne diody prostownicze mogą pracować w ściśle określonym zakresie temperatur i są one bardzo wrażliwe na przepięcia, występujące zwłaszcza w kierunku zaporowym. Zakres temperatur, w którym mogą pracować diody, oraz obciążalność napięciowa zależą od rodzaju materiału użytego do budowy diod. I tak złącza diod wykonanych z germanu mogą pracować w zakresie temperatur 75°C-^90°C. Złącza diod z krzemu mogą pracować do temperatury 150°C - 200°C. Na rys. 1.9 przedstawiono przykładowo wpływ temperatury na charakterystykę diody. Z tego widzimy, że przy wzroście temperatury pogarszają się własności prostownicze diody.

Diody prostownicze mają małą rezystancję w kierunku przewodzenia, co umożliwia uzyskanie sprawności prostowania większych od 99% i małego spadku napięcia na diodzie. Na diodach krzemowych przy przepływie prądu obciążenia spadki napięć są rzędu 0,6 - 0,8 V, a na diodach germanowych 0,2 - 0,3 V. W czasie przełączania zgromadzony w warstwie zaporowej ładunek elektryczny zwiększa wartość prądu wstecznego. Dopiero po upływie pewnego czasu, zależnego od typu diody, prąd ten osiąga statyczną wartość prądu wstecznego.

Germanowe diody warstwowe

Nowoczesne diody germanowe są budowane na duże prądy i niskie napięcia. Diody o dużej mocy w celu uzyskania dobrego ich chłodzenia są montowane na płytkach z blachy aluminiowej lub miedzianej, tzw. radiatorach. Diody germanowe wyparły prostowniki selenowe z zasilaczy urządzeń radiowych ze względu na większą sprawność i trwałość. Ze względu na to, że rezystancja diod germanowych w kierunku przewodzenia jest bardzo mała, a spadek napięcia przy maksymalnym prądzie jest rzędu 0,5 V, dlatego powinny one być zabezpieczone od prądu zwarcia oraz od krótkotrwałych nawet wzrostów napięcia wstecznego ponad dopuszczalną wartość. Maksymalne napięcie wsteczne dla diod germanowych może wynosić do kilkuset woltów, a maksymalna temperatura złącza 75°C.

Krzemowe diody warstwowe

Zaletami prostowniczych diod krzemowych jest mały spadek napięcia, rzędu 1,1 V, w kierunku przepustowym, bardzo małe prądy w kierunku zaporowym i możliwość ich budowy na wysokie napięcie wsteczne, przekraczające nawet 1500 V. Poza tym zaletą diod krze mowych jest ich wysoka dopuszczalna temperatura pracy złącza (150°C). Nie ulegają one uszkodzeniu nawet po krótkotrwałym przekroczeniu temperatury 200°C.