redresoare de curent bazate pe diode semiconductoare
Caracteristica curent-tensiune a unei diode ideale
Pentru rectificarea curentului electric alternativ sunt diode semiconductoare utilizate cel mai frecvent. Aceste dispozitive au o proprietate supapă că acestea sunt capabile să treacă în mod substanțial fără pierderi un curent electric într-o singură direcție și total țineți-l într-un alt.
Pentru a putea reprezenta grafic proprietățile rețelei cu două terminale, de exemplu, o diodă semiconductoare, folosind curent-tensiune caracteristică (I-V). CVC stabilește o conexiune între dispozitivul atașat la tensiunea de testare și curentul prin ea.
În mod ideal, caracteristica curent-tensiune a diodei semiconductoare ar trebui să arate așa.
Pentru o direcție de curent înainte de semiconductoare dioda ideal ar fi să fie un scurt-circuit, invers - circuit deschis.
Idealizată diode semiconductor CVC
O poziție intermediară între tensiune-curent caracteristica ideală și efectivă a diodei semiconductor ia idealizat VAC.
În consecință, modelul actual pentru direcția înainte, dioda semiconductor este un mic RPR rezistență. a căror valoare este independentă de tensiunea aplicată.
Pentru a inversa direcția de diode semiconductor de curent este o mare rezistență constantă în magnitudine Robr. care este, de asemenea, independent de tensiune.
Tipic pentru diode semiconductoare realizate din materiale diferite, raportul dintre aceste rezistențe (Robr. / RPR.) Este de 10 3. 10 mai.
CVC diode semiconductoare de diferite materiallov
CVC diode semiconductoare în ambele direcțiile înainte și înapoi de fluxul de curent sunt aproximate prin funcții exponențiale. În practică, acordul dintre caracteristicile calculate (teoretice) și experimentale observate doar în zonele restrânse ale curbelor, de exemplu, la curenți mici. În domeniul curenți mari directe (tensiuni) dependența de curent la tensiune este, în esență liniar. Figura prezintă caracteristicile IV reale ale diode semiconductoare.
diode semiconductoare CVC realizate din materiale diferite și prin diferite metode (punct - m, plane - n). Monocristaline: germaniu - Ge, Si - Si; Policristaline: oxid cupros (kuproksnye) - Cu2 O; Seleniul - Se.
În ultimele decenii în literatura sovietică evita aspectul dispozitive semiconductoare de plumb codul CVC. Acesta nu este un accident. Caracteristicile curent-tensiune nu sunt foarte bine reproductibile: ele diferă chiar de la un lot de dispozitive. Mai mult decât atât, CVC, în special pentru dispozitive semiconductoare de putere joasă frecvență depind în mare măsură de frecvența, impedanța de sarcină, sa rezistiv-capacitivă și alte caracteristici.
Cu toate acestea, proprietățile dispozitivelor semiconductoare trebuie să descrie într-un fel. În acest sens, în pașapoartele asupra lor și manualele de referință luate pentru a indica parametrii punctelor caracteristice în CVC, datele statistice obținute prin calcularea mediei asupra unui eșantion mare de dispozitive semiconductoare similare testate prin proceduri de măsurare standardizate, în cadrul cărora datele folosind suficient de reprodus.
Cei mai importanți parametri ce caracterizează favoriții și cel mai important punct, practic, codul CVC a decis să atribuie:Toate aceste informații de rectificare diode de obicei duce la frecvențe joase, a este de 50 Hz. La frecvențe mai mari de lucru a dispozitivelor semiconductoare de putere au început să afecteze în mod semnificativ capacitatea de joncțiune, care pot fi observate, de exemplu, pe o curbă. Mai mult decât atât, capacitatea de joncțiune schimba de mai multe ori la diferite nivele ale tensiunii aplicate, un bine diferă semnificativ atât înainte și incluziunea inversă. În practică, c creșterea diode redresoare de frecvență își pierd proprietățile lor și mai mult ca lanț rezistivnoemkostnuyu, astfel încât atunci când aleg o diodă pentru o anumită schemă ar trebui să ia în considerare caracteristicile sale de frecvență.
Astfel cum rezultă din figură, caracteristicile curent-tensiune a diferitelor dispozitive semiconductoare sunt semnificativ diferite unele de altele. Aceste diferențe sunt adesea folosite în beneficiul în crearea de dispozitive semiconductoare concepute pentru a îndeplini funcții specifice. B particular redresoare cu seleniu nu pot concura cu siliciu sau germaniu calculată de un mic curent și joasă tensiune inversă directă, dar proprietățile lor sunt mai reproductibile, care permite aplicarea redresori de seleniu, în paralel sau secvențial încorporarea lor fără compensarea rezistori (de obicei, pentru a crea curent mic de înaltă tensiune coloane redresor).
redresoare oxid cupros sunt acum, practic, folosite, dar ele sunt acum pot fi găsite în anumite dispozitive de măsurare.
Cele mai utilizate pe scară largă în ultimii ani au primit siliciu și, într-o măsură mai mică, diode germaniu semiconductoare. Silicon favorabil, astfel încât acestea să poată funcționa la temperaturi mai mari, de până la 100. 130 o C. Ei au curenți de revers mai mici, permite operarea la tensiuni inverse mai mari - până la 800. 1200V. diode cu germaniu au o cădere de joasă tensiune în față pe joncțiunea, dar nu a funcționat la temperaturi mai mari de 70 o C. In cele de mai sus, funcția poate efectua rectificarea și alte dispozitive semiconductoare, cum ar fi GaAs bazate pe arseniura de galiu sau antimonid indiu, InSb.
Static diode semiconductor CVC
Static diode semiconductor IV caracteristică (VAC la curent constant), în regiunea de curent poate fi măsurată de la punctele din circuitul prezentat în figura următoare. Valoarea rezistorului R2, o diodă de limitare a curentului prin testul, este selectată pe baza valorii curentului maxim direct.
Rețineți că rezultatul măsurătorii CVC DC adesea pot fi inexacte: încălzirea tranziția din materiale semiconductoare va avea loc la curenți mari, o c crește o creștere exponențială a temperaturii și actuale. Prin urmare, datele reale măsurate codul CVC se va potrivi cu temperatura mai mare. Deoarece modificarea temperaturii de tranziție este treptată și depinde de caracteristicile de masă și termice ale materialelor dioda, rezultatul va depinde de durata de măsurare. ca o problemă, creșterea sau descreșterea curentului (tensiune) măsurarea troiskhodyat.
Pentru a studia ramura inversă a CVC punctelor sale individuale, puteți utiliza următoarea schemă. Cantitatea aplicată tensiunea dioda semiconductor este limitată la o valoare maximă a tensiunii inverse la dispozitivul de testare. Limitarea mărimii curentului invers prin dioda de limitare rezistor R2.
In studiul tranziției spre înapoi încălzire dc ramură CVC în timpul experimentului de asemenea, afectează rezultatul măsurării.
diode dinamice CVC
diode CVC dinamic sau alt element de supapă la o frecvență de 50 Hz pot fi obținute cu ajutorul unui simplu trasor curba, circuitul care este prezentat în figura următoare.
Înainte de a începe măsurătorile (înainte de conectarea dioda test) controlează funcționarea dispozitivului: terminalele de scurtcircuit pe ecranul osciloscopului o linie verticală trebuie respectată după deschidere - orizontală. În timp ce apăsați linia înclinată SB1 ar trebui să fie respectate pe ecran (în funcție de sensibilitatea selectată a osciloscopului pe axele).
Exemplele observate pe ecran diode semiconductoare conectate în CVC direcția înainte și invers, un zener de joasă tensiune dioda după cum este prezentat în această figură. Prin varierea sensibilitatea osciloscopului pentru direcțiile verticale și orizontale pot obține curbe netede corespunzătoare joasă tensiune de diode semiconductoare.
Un alt circuit de trasor curba de realizare prezentat în figura următoare. Pe intrarea X a osciloscopului este tensiune AC fed (axa de tensiune). Prin axa OY prezintă o valoare proporțională cu curentul prin VDx monitorizare diode.
Pentru a studia proprietățile de frecvență poluprovodnikoeyh dispozitive circuitul de alimentare nu poate sinusoidale de tensiune prin transformator așa cum se arată în figuri, un oscilator de frecvență joasă, prin asigurarea unei tensiuni de ieșire suficientă. aparate mai sofisticate pentru investigarea diode semiconductoare dinamice cuprind CVC componente de circuit pentru a scala feedback-ul de ramură VAC.
Compound diode în paralel și în serie
Deoarece diode IVC semiconductoare de același tip difera chiar apreciabil unele de altele pentru a combina proprietățile mai multor diode, de exemplu, pentru a le conecta, astfel încât să mărească la maxim în față curent sau crește tensiunea maximă inversă, folosind tehnici speciale (vezi. Tabelul).
Pentru a mări curentul de operare va fi complet greșit, pur și simplu combină un grup de diode în paralel. Desigur, se pare că unul dintre LED-urile vor începe să curgă mai mult curent din cauza diferențelor CVC. Acest lucru va duce la încălzirea tranziției sale, care, la rândul său, va face caracteristica curent-tensiune a diodei are un curent abrupt prin dioda va crește și mai mult. Ca rezultat, joncțiunea semiconductor este distrus, atunci ieșirea secvențial sistem de proces repetat pe diode rămase. Pentru a evita acest lucru, un circuit paralel diode în serie c cuprind fiecare o rezistență diodă (egalizarea curenții prin acestea) - în funcție de curentul de la fracțiuni la zeci de ohmi.
Situația este similară cu conexiunea serie de diode semiconductoare (pentru a crește tensiunea inversă). Diferitele părți ale comune tensiunea este aplicată K lanț diode daisy (din cauza diferențelor CVC). B Cu cel puțin unul, cea mai slabă verigă a lanțului de a fi deteriorat, un circuit se va opri de lucru. Pentru egalizarea căderile de tensiune în întreaga diode de lanț paralel include rezistențe de rezistență egale (de obicei, de la 100 la 1000 ohmi). Este mai mică valoarea de rezistență, o distribuție cât mai uniformă a tensiunilor va, cu toate acestea, la fel ca în cazul precedent, încorporarea de rezistențe suplimentare într-o anumită măsură, afectează proprietățile de diode redresoare de asamblare.