Diodo raddrizzatore: parametri e circuito

10/03/2019

Un diodo raddrizzatore è un diodo a base di materiale semiconduttore progettato per la conversione corrente alternata in permanente. Tuttavia, questa funzione non esaurisce lo scopo di questi componenti radio: essi sono utilizzati per la commutazione, in circuiti ad alta corrente in cui non esiste una rigida regolazione dei parametri di tempo e frequenza di un segnale elettrico.

classificazione

diodo raddrizzatore

In base al valore della corrente continua, che è il massimo consentito, il diodo raddrizzatore può avere potenza piccola, media e grande:

  • piccolo - rettificare la corrente continua fino a 300 mA;
  • diodi raddrizzatori di media potenza da 300 mA a 10 A;
  • grande - più di 10 A.

Germanio o silicio

diodi raddrizzatori di media potenza

Secondo i materiali utilizzati, sono silicio e germanio, ma i diodi raddrizzatori di silicio hanno trovato un uso più ampio a causa delle loro proprietà fisiche.

Hanno correnti inverse diverse volte inferiori rispetto al germanio, mentre la tensione è la stessa. Ciò consente di ottenere un valore molto elevato di tensioni inverse ammissibili nei semiconduttori, che può arrivare a 1000-1500 V. Nei diodi al germanio, questo parametro è compreso nell'intervallo 100-400 V.

caratteristiche dei diodi raddrizzatori

I diodi al silicio sono in grado di mantenere le prestazioni nell'intervallo di temperatura da -60 ºС a +150 ºС, e germanio - solo da -60 ºС a +85 ºС. Ciò accade perché quando la temperatura diventa superiore a 85 ºС, il numero di coppie formate di elettrone-foro raggiunge valori tali che la corrente inversa aumenta bruscamente e il raddrizzatore smette di funzionare efficacemente.

Tecnologia di produzione

diodi raddrizzatori ad alta potenza

Il progetto del diodo raddrizzatore è un piatto di un cristallo semiconduttore, nel cui corpo ci sono due aree con conduttività diversa. Questa era la ragione per cui sono chiamati planari.

I diodi a raddrizzatore semiconduttore sono fatti in questo modo: alluminio, indio o boro si fondono nella regione di un cristallo semiconduttore con conduttività di tipo n e il fosforo viene fuso nella regione di un cristallo con conduttività di tipo p.

Se esposte a temperature elevate, queste due sostanze si fondono saldamente con una base di semiconduttore. Inoltre, gli atomi di questi materiali si diffondono nel cristallo con la formazione in esso di una regione con conduttività prevalentemente elettronica o del foro. Come risultato, viene formato un dispositivo a semiconduttore, che ha due regioni con differenti tipi di conduttività elettrica, e una connessione pn è formata tra di loro. Tale è il principio di funzionamento della stragrande maggioranza dei diodi planari realizzati in silicio e germanio.

disegno

diodi raddrizzatori a semiconduttore

Al fine di organizzare la protezione da influenze esterne, nonché per ottenere una dissipazione del calore affidabile, un cristallo con una giunzione pn è montato nell'alloggiamento.
Diodi a bassa potenza sono prodotti in una custodia di plastica, fornendo cavi esterni flessibili. I diodi raddrizzatori di media potenza hanno un involucro in vetro metallo già dotato di conduttori esterni rigidi. Dettagli di alta potenza sono collocati nel caso di metallo-vetro o metallo-ceramica.

Cristalli di silicio o germanio con una giunzione pn sono saldati al supporto del cristallo, che funge anche da base del case. Un corpo con un isolante di vetro attraverso il quale uno degli elettrodi va è saldato ad esso.

I diodi a bassa potenza, che hanno dimensioni e peso relativamente piccoli, hanno conduttori flessibili, attraverso i quali sono montati in circuiti.

Poiché le correnti con cui i semiconduttori a media potenza ei diodi raddrizzatori ad alta potenza funzionano, raggiungono valori significativi, le loro conclusioni sono molto più potenti. La loro parte inferiore è realizzata sotto forma di una base massiccia che rimuove il calore, dotata di una vite e di una superficie esterna di forma piatta, progettata per garantire un contatto termico affidabile con il radiatore esterno.

caratteristiche

Ogni tipo di semiconduttore ha i propri parametri di funzionamento e limitazione, che vengono selezionati per garantire il funzionamento in qualsiasi circuito.

Parametri dei diodi raddrizzatori:

  • Dirigo max - corrente continua, che è il massimo, A.
  • U reverse max - reverse voltage, che è il massimo, V.
  • Inverso , inverso la costante di corrente, mA.
  • U dritto - costante di tensione diretta, V.
  • Frequenza operativa , kHz.
  • Temperatura di lavoro , C.
  • P max - potenza dissipata dal diodo, che è il massimo consentito.

Le caratteristiche dei diodi raddrizzatori sono ben lungi dall'essere esaurite da questa lista. Tuttavia, per selezionare le parti, di solito sono sufficienti.

Il circuito del raddrizzatore CA più semplice

parametri del diodo raddrizzatore

Considerare come funziona il circuito (un diodo raddrizzatore svolge un ruolo importante in esso) di un raddrizzatore primitivo.

Alla sua entrata viene applicata una tensione CA di rete con semiperiodo positivo e negativo. Un carico (carico R) è collegato all'uscita del raddrizzatore e il diodo (VD) svolge la funzione di un elemento raddrizzatore di corrente.

I semi-periodi positivi di tensione applicati all'anodo causano l'apertura del diodo. In questo momento, attraverso di esso, e quindi attraverso il carico (carico R), che è alimentato da un raddrizzatore, i flussi di corrente diretta (diretto).

Mezzi cicli negativi di tensione applicati all'anodo del diodo causano la chiusura. Una piccola corrente di diodo inversa attraversa il circuito (campione I). Qui il diodo produce un cut-off della semionda negativa della corrente alternata.

Di conseguenza, risulta che il carico collegato alla rete (carico R), attraverso il diodo (VD), passa ora a una corrente pulsante piuttosto che alternata in una direzione. Dopotutto, può avvenire solo in semiperiodi positivi. Questo è il significato della rettifica della corrente alternata.

Tuttavia, tale tensione può solo alimentare un carico a bassa potenza che è alimentato da una rete CA e non impone seri requisiti di alimentazione, ad esempio, lampadine a incandescenza.

La lampada passerà la tensione solo durante il passaggio di impulsi positivi, di conseguenza, l'apparecchio subirà uno sfarfallio, con una frequenza di 50 Hz. Tuttavia, a causa del fatto che il filo è soggetto ad inerzia termica, non sarà in grado di raffreddare fino alla fine negli intervalli tra gli impulsi, il che significa che lo sfarfallio sarà quasi invisibile.

Se questa tensione viene applicata ad un amplificatore o ad un ricevitore di potenza, il suono verrà udito nell'altoparlante. bassa frequenza (frequenza 50 Hz), che è chiamato lo sfondo AC. Questo effetto si verifica a causa del fatto che la corrente pulsante durante il passaggio attraverso il carico induce una tensione pulsante in esso, che genera uno sfondo.

Questo svantaggio viene eliminato in una certa misura se un condensatore di filtraggio (filtro C) è incluso in parallelo con il carico, la cui capacità è sufficientemente grande.

Il condensatore sarà caricato con impulsi di corrente con semiperiodi positivi e scaricato attraverso il carico (carico R) con semiperiodi negativi. Con sufficiente capacità del condensatore durante il tempo che passa tra due impulsi di corrente, non avrà il tempo di scaricarsi completamente, e quindi la corrente sarà sempre sul carico (carico R).

Ma anche con questo, relativamente regolare, corrente, non dovresti alimentare il carico, perché continuerà a svanire, perché la grandezza delle pulsazioni (impulso U.) è ancora abbastanza seria.

carenze

Nel raddrizzatore, il cui funzionamento è stato appena smantellato, vengono sfruttate solo la metà delle onde a corrente alternata, con il risultato di perdere più della metà della tensione di ingresso. Questo tipo di rettifica AC è chiamato semionda e i raddrizzatori che usano questo tipo di rettifica sono chiamati semionda. Gli svantaggi dei raddrizzatori a semionda vengono eliminati con successo nei raddrizzatori usando un ponte a diodi.

Ponte diodo

circuito del diodo raddrizzatore

Il ponte a diodi è un circuito compatto costituito da quattro diodi e serve allo scopo di convertire la corrente alternata in corrente continua. Il circuito a ponte consente di passare una corrente in ogni semiperiodo, che la distingue dal mezzo periodo. I ponti diodi sono fabbricati sotto forma di gruppi di piccole dimensioni, che sono racchiusi in un alloggiamento di plastica.

All'uscita del corpo di un tale assieme ci sono quattro uscite con i simboli "+", " - " o " ~ ", che indicano l'assegnazione dei pin. Tuttavia, i ponti diodi vengono trovati e non nel gruppo, spesso stanno andando dritti circuito stampato incorporando quattro diodi. Un raddrizzatore che gira su un ponte a diodi è chiamato onda intera.