Журнал Радио 11 номер 1971 год.

Журнал Радио 11 номер 1971 год. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЕ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫЕ ДИОДЫ И БЛОКИ
Увеличить

Выпрямительными называют диоды, основное назначение которых — преобразование переменного тока электросети в ток постоянный, используемый для питания аппаратуры. В современных выпрямителях применяют преимущественно кремниевые диоды, способные работать при температуре внутри аппаратуры до 85...100°С (некоторые типы диодов — до 125°С). Для германиевых диодов температура не должна превышать 50...60°С.

Выпрямительный блок представляет собой несколько групп выпрямительных диодов, электрически соединенных между собой (обычно последовательно) и заключенных в общий корпус из пластмассы.

КОНСТРУКЦИИ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ

Кремниевый сплавной диод малой мощности — диод со средним значением выпрямленного тока не более 0,3 а. В середину пластинки кремния (Si) проводимостью n-типа (рис. 1) вплавлен цилиндрический столбик из алюминия (А1). Некоторое количество атомов алюминия диффундирует (проникает) в пластинку, вследствие чего проводимость части объема пластинки вблизи столбика становится дырочной (р-типа). Между нею и остальным объемом пластинки образуется р-n переход с хорошей проводимостью от алюминия к кремнию. Так, в частности, устроены диоды Д200...Д211, Д226А... ...Д, Д237А...В (рис. 3). Аналогичную конструкцию имеет германиевый выпрямительный сплавной диод малой мощности, только в германиевую пластинку вплавлен индий.

На рис. 5 показаны вольтамперные характеристики диодов малой мощности.

Кремниевый сплавной диод средней мощности — диод со средним значением выпрямленного тока от 0,3 до 10 а. Между пластинками кремния n-типа и р-типа прокладывают алюминиевую фольгу и нагревают. При этом алюминий сплавляется с кремнием и внутри получившейся монолитной пластинки образуется р-n переход (рис. 2). Такую конструкцию имеют выпрямительные диоды КД202А...С (рис. 4) и Д242...Д248Б.

На р-n переходе диода Средней мощности рассеивается большое количество тепла, и если не принять должных мер, то переход перегреется, и диод выйдет из строя.

ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ ДИОДОВ

Максимально допустимый средний выпрямленный ток Io макс — параметр, показывающий значение постоянной составляющей тока в активной нагрузке однополупериодного выпрямителя без конденсатора, сглаживающего пульсации выпрямленного тока. Превышение Io макс ведет к сокращению срока службы диода.

В однополупериодном выпрямителе с конденсатором на входе сглаживающего фильтра и в выпрямителе с удвоением напряжения диод может надежно работать при условии, что средний выпрямленный ток в его нагрузке не превышает 0,5—0,7 величины, установленной ГОСТом (ТУ). Надежная работа диодов в двухполупериодном выпрямителе или в выпрямителе по мостовой схеме при наличии конденсатора на входе фильтра обеспечивается, если средний выпрямленный ток не превышает 1 —1,4 величины Io макс, указанной в ГОСТе (ТУ) для одного диода.

Максимально допустимое импульсное обратное напряжение Ioбрт макс — наибольшее значение обратного напряжения в импульсе, при котором диод может длительно и надежно работать. В однополупериодном выпрямителе на одном диоде с конденсатором на входе сглаживающего фильтра обратное напряжение на диоде достигает максимальной величины UIIm+U0, где UIIm — амплитудное значение напряжения на вторичной обмотке силового трансформатора (в √2=1,41 раза больше действующего значения напряжения на этой обмотке) и U0 — постоянная составляющая напряжения на конденсаторе фильтра.

Рис. 6 иллюстрирует графические процессы в однополупериодном выпрямителе с конденсатором на входе сглаживающего фильтра. Здесь буквами i и u обозначены мгновенные значения токов и напряжений в различных цепях выпрямителя, то есть их значения в различные моменты времени. Импульсы обратного тока через диод, величина которых во много раз меньше импульсов прямого тока, на графике не показаны.

В двухполупериодном выпрямителе с конденсатором на входе фильтра за величину UIIm принимают амплитудное значение напряжения половины вторичной обмотки; в выпрямителе по мостовой схеме с конденсатором при одном диоде в плече на каждом из них получается вдвое меньшее напряжение.

Если применить в выпрямителе диоды, имеющие Uобр.mm макс меньше значения обратного напряжения, которое оно достигает в рабочем режиме, то они могут быть пробиты.

При повышенных температурах допустимое значение импульсного обратного напряжения снижается, причем для германиевых диодов это снижение начинается при 40—50° С.

Среднее прямое напряжение Uпр. Так как прямой ток через работающий в выпрямителе диод имеет импульсный характер (рис. 6), то и падение напряжения на диоде также изменяется. Для оценки потери напряжения на диоде при выпрямлении практически удобно измерять среднее значение прямого напряжения на диоде Uпр при максимально допустимом значении выпрямленного тока Io макс. В этих условиях для кремниевых диодов Uпр ≤1...1,5 в (большие значения относятся к более мощным диодам) и не превышает 0,4.,.0,5 в для германиевых диодов. При уменьшении выпрямленного тока падение напряжения снижается незначительно.

Среднее значение обратного тока Iобр. Так как обратный ток через работающий в выпрямителе диод также изменяется во времени, за параметр I0бр принимают его среднее значение при обратном напряжении с амплитудой, равной Uобр.m макс.

При нормальной температуре обратные токи исправных маломощных диодов меньше 0,1 ма, диодов средней мощности — не больше 0,5...3 ма (большие обратные токи соответствуют диодам с большими значениями Io макс). Чем меньше обратный ток диода, тем лучше его качество, тем надежнее его работа.

Из вольтамперных характеристик кремниевых диодов (рис. 5) видно, что с повышением температуры обратные токи увеличиваются. Обратный ток германиевого диода при повышенных температурах может быть очень большим, то есть его выпрямительные свойства существенно ухудшаются.

ПАРАМЕТРЫ ВЫПРЯМИТЕЛЬНЫХ БЛОКОВ

Выпрямительные блоки характер ризуются теми же параметрами, что и выпрямительные диоды, причем значения выпрямленного тока, обратного напряжения и обратного тока регламентируются для каждого плеча. Прямое напряжение плеча блока больше, чем у одиночного диода на такой же выпрямленный ток во столько раз, сколько диодов включено в плече последовательно.

На рис. 7 для примера показаны общий вид и схема блока из кремниевых диодов.

Вернуться к содержанию журнала "Радио" 11 номер 1971 год







Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.