Vd1 диод. Выпрямительные диоды: принцип работы, характеристики и применение — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Что такое выпрямительный диод. Как работает выпрямительный диод. Какие бывают схемы включения выпрямительных диодов. Чем отличаются кремниевые и германиевые выпрямительные диоды. Каковы основные параметры выпрямительных диодов. Где применяются выпрямительные диоды.

Содержание

Принцип работы выпрямительного диода

Выпрямительный диод — это полупроводниковый прибор, основной функцией которого является преобразование переменного тока в постоянный. Принцип его работы основан на свойстве односторонней проводимости p-n перехода.

Как работает выпрямительный диод? При подаче положительного напряжения на анод диода (прямое включение) через него протекает электрический ток. При подаче отрицательного напряжения (обратное включение) ток практически не проходит. Это свойство позволяет пропускать только одну полуволну переменного тока, отсекая вторую.

Схемы включения выпрямительных диодов

Существует несколько основных схем включения выпрямительных диодов:

Однополупериодная схема
Двухполупериодная со средней точкой
Мостовая схема

Какая схема выпрямления наиболее эффективна? Мостовая схема обеспечивает наилучшее использование трансформатора и дает наименьшие пульсации выпрямленного напряжения.

Однополупериодная схема выпрямления

Простейшая схема выпрямления состоит из одного диода. Принцип ее работы:

При положительной полуволне входного напряжения диод открыт и пропускает ток в нагрузку
При отрицательной полуволне диод закрыт и ток не протекает

Недостаток данной схемы — большие пульсации выпрямленного напряжения и низкий КПД.

Двухполупериодная схема со средней точкой

В этой схеме используются два диода и трансформатор со средней точкой. Принцип работы:

При положительной полуволне открыт верхний диод, через него протекает ток
При отрицательной полуволне открыт нижний диод

Таким образом, ток через нагрузку протекает в течение обоих полупериодов, что уменьшает пульсации.

Мостовая схема выпрямления

Мостовая схема содержит 4 диода, соединенных в виде моста. Принцип работы:

При положительной полуволне ток течет через диоды VD1 и VD3
При отрицательной — через VD2 и VD4

Преимущества мостовой схемы — меньшие пульсации выходного напряжения и лучшее использование трансформатора.

Сравнение кремниевых и германиевых выпрямительных диодов

Выпрямительные диоды изготавливаются на основе кремния или германия. В чем разница между ними?

Параметр	Кремниевые диоды	Германиевые диоды
Обратный ток	Меньше	Больше
Максимальное обратное напряжение	До 1500 В	До 400 В
Рабочая температура	-60°C до +150°C	-60°C до +85°C
Прямое падение напряжения	Больше	Меньше

Кремниевые диоды имеют лучшие характеристики по обратному току и рабочей температуре, но большее прямое падение напряжения. Германиевые диоды применяются в низковольтных источниках питания из-за меньшего прямого падения напряжения.

Основные параметры выпрямительных диодов

При выборе выпрямительного диода необходимо учитывать следующие основные параметры:

Максимальный прямой ток
Максимальное обратное напряжение
Прямое падение напряжения
Обратный ток
Максимальная рабочая температура

Как правильно выбрать выпрямительный диод? Необходимо, чтобы его параметры с запасом перекрывали требования схемы по току, напряжению и температуре.

Применение выпрямительных диодов

Где используются выпрямительные диоды? Основные области применения:

Источники питания электронных устройств
Зарядные устройства
Сварочные аппараты
Электроприводы
Системы электроснабжения

В каких еще устройствах можно встретить выпрямительные диоды? Они применяются практически во всех типах оборудования, где требуется преобразование переменного тока в постоянный.

Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) выпрямительного диода отражает зависимость тока через диод от приложенного напряжения. Она имеет ярко выраженный нелинейный характер.

Каковы основные участки ВАХ выпрямительного диода?

Область обратных напряжений — ток практически не зависит от напряжения
Область прямых напряжений — резкое возрастание тока при увеличении напряжения

Почему ВАХ выпрямительного диода нелинейна? Это обусловлено свойствами p-n перехода, который обладает односторонней проводимостью.

Особенности работы выпрямительных диодов на высоких частотах

При работе на высоких частотах у выпрямительных диодов проявляются дополнительные эффекты:

Емкостный эффект p-n перехода
Эффект накопления носителей заряда

Как эти эффекты влияют на работу диода? Они приводят к увеличению времени переключения диода и снижению эффективности выпрямления на высоких частотах.

Для работы на повышенных частотах применяются специальные быстродействующие и импульсные диоды с минимальным временем восстановления обратного сопротивления.

Надежность и срок службы выпрямительных диодов

Выпрямительные диоды относятся к высоконадежным электронным компонентам. На что влияет срок службы выпрямительного диода?

Рабочая температура
Величина прямого тока
Обратное напряжение
Условия эксплуатации

Как повысить надежность выпрямительного диода? Для этого необходимо:

Правильно выбирать диод с запасом по параметрам

Обеспечивать хороший теплоотвод
Не превышать максимально допустимые режимы работы

При соблюдении этих условий современные выпрямительные диоды могут надежно работать десятки лет.

Выпрямительный диод. Vd.

В ыпрямительные диоды изготавливаются на основе Кремния и Германия, основным способом изготовления является сплавной и диффузионный. Несколько однотипных выпрямительных диодах соединённых между собой последовательно, называются выпрямительными столбами или блоками. Работа выпрямительного диода основана на свойстве односторонней проводимости «p-n» перехода. Простейшая односторонняя схема включения выпрямительного диода:

Д анная схема работает следующим образом: при подаче положительной полуволны в первичную обмотку трансформатора, во вторичную наводится ЭДС, таким образом, что верхний конец вторичный обмотки трансформатора будет более положителен, чем нижний и тогда во вторичной обмотке потечёт ток по следующей цепи: верхний конец вторичной обмотки трансформатора, диод VD, сопротивление нагрузки, нижний конец вторичной обмотки трансформатора. При протекании тока, на сопротивлении нагрузки создаётся падение напряжения U

r_н=I_прямое R_н.

При протекании отрицательной полуволны переменного напряжения в первичную обмотку трансформатора, во вторичной наводится ЭДС, таким образом, что нижний конец вторичной обмотки трансформатора будет более положителен, чем верхний, но ток в цепи не потечёт, т.к. диод VD заперт. Форма выходного сигнала:

Эта схема практического применения не имеет. Двуполупериодная схема выпрямления с нагрузкой, включённой в среднюю точку вторичной обмотки трансформатора имеет следующий вид:

П ри подаче в первичную обмотку положительной полуволны переменного напряжения, во вторичной обмотке наводится ЭДС, таким образом, что верхний конец вторичный обмотки трансформатора будет более положителен, чем нижний. И тогда потечёт ток по следующей цепи: верхний конец вторичной обмотки трансформатора, диод VD1, сопротивление нагрузки, т.к. диод VD2 заперт, средняя точка. При протекании тока, на сопротивлении нагрузки создаётся падение напряжения U

r_н=I_прямое R_н.

При подаче отрицательной полуволны (+внизу, — наверху) во вторичной обмотке наводится ЭДС, таким образом, что нижний конец вторичный обмотки трансформатора будет более положителен, чем верхний и тогда ток потечёт по следующей цепи: нижний конец вторичной обмотки трансформатора, диод VD2, сопротивление нагрузки, т.к. диод VD1 заперт, средняя точка. При протекании тока, на сопротивлении нагрузки так же создаётся падение напряжения U_r_н=I_прямое R_н. Форма выходного сигналы будет иметь следующий вид:

П рямой ток — это среднее значение тока за период. Мостовая схема выпрямления имеет след вид:

П ри подаче положительной полуволны ток течёт по следующей цепи: +, диод VD1, т. к VD4 заперт, сопротивление нагрузки, т.к. VD2 заперт, VD3, — . При подаче отрицательной полуволны, ток потечёт по следующей цепи: +, диод VD2 т.к. VD3 заперт, сопротивление нагрузки, т.к. VD1 заперт, VD4, -. При протекании тока, на сопротивлении нагрузки создаётся падение напряжения U_r_н=I_прямое R_н. Форма выходного сигнала:

ВАХ выпрямительного диода представляет собой зависимость тока от напряжения.

При сравнении германиевых и кремниевых диодов, можно отметить, что обратные токи у кремниевых диодов гораздо меньше, чем у германиевых. Обратные (допустимые) напряжения кремниевых диодов до 1500В. У германиевых до 400В. Кремниевые диоды работают при температуре от -60

0С до +150⁰С, а германиевые от -60⁰С до +85⁰С. Это объясняется тем, что при температуре больше +85⁰С, увеличивается собственная проводимость Германия, которая приводит к резкому возрастанию обратного тока, что в диодах недопустимо, но у германиевых диодов сопротивление в прямом направлении в 1,5-2 раза меньше, чем у кремниевых, что соответствует меньшей мощности рассеивания в прямом направлении. (т.к. тратиться мощность на нагрев). В связи с этим, выпрямительные устройства низких напряжений изготавливаливают из Германия. Основные параметры выпрямительных диодов: 1)Средний и прямой ток, максимально допустимый средний и прямой ток, 2)Постоянное прямое падение напряжения, 3)Постоянное обратное напряжение, 4)Максимально допустимое обратное напряжение (превышение которого не допустимо), 5)Постоянный обратный ток.

Диод в режиме нагрузки — Я Студик

На рис. 2.3,а приведена электрическая схема, содержащая источник питания UП, диод VD1 и резистор RН. Расчѐт такой электрической цепи, содержащей нелинейные элементы, можно выполнить графоаналитическим методом двумя способами:

с помощью нагрузочной прямой;

путѐм построения суммарной вольтамперной характеристики.

Выполним последовательно расчѐт схемы, представленной на рис. 2.3,а, одним и другим способом.

Графоаналитический расчѐт с помощью нагрузочной прямой следует начать с определения электрического состояния цепи (рис.

2.3,а), которое описывается вторым законом Кирхгофа

UП=IНRН+UVD,

откуда

I UП

RН

UVD

RН

. (2.1)

Это уравнение называют аналитическим выражением нагрузочной прямой, так как в рассматриваемой схеме резистор RН выполняет функцию нагрузки.

Из уравнения (2.1) требуется определить ток IH=IVD и напряжение UVD. Этот расчѐт проводится графоаналитическим построением нагрузочной характеристики. Нагрузочная характеристика представляет собой прямую линию, отсекающую на

осях координат (рис. 2.3,б) отрезки: на оси абсцисс UVD=UП при IН=0; на оси ординат IН=UП/RH при UVD=0. Построенная по двум этим точкам характеристика называется нагрузочной прямой. Она отражает все возможные режимы электрической цепи: от режима

короткого замыкания диода UVD=0 до холостого хода IН=0.

R н

Uп I н VD1

Uвых

а б

в г

Рис. 2.3. Графоаналитическое решение цепи, содержащей диод

Изменение сопротивления Rн вызывает изменение наклона нагрузочной прямой (линия 2 на рис. 2.3,в).

Изменение Uп при фиксированном значении Rн приводит к параллельному смещению нагрузочной прямой относительно еѐ исходного положения (линия 3). На рис. 2.3,в нагрузочная прямая изображена совместно с ВАХ диода.

В электрической последовательной цепи (см. рис. 2.3,а) течѐт единый ток IН=IVD, который одновременно должен удовлетворять закономерностям ВАХ и нагрузочной прямой.

Для графоаналитического расчѐта с помощью нагрузочной прямой такой электрической цепи (рис. 2.3,а), содержащей нелинейный элемент диод VD1, построим в одних осях (рис. 2.3,б) ВАХ диода VD1 и конкретную нагрузочную прямую по заданным значениям напряжения источника питания Uп и сопротивления нагрузки Rн. Точка А пересечения ВАХ диода и нагрузочной прямой одновременно удовлетворяет их закономерностям и поэтому является графоаналитическим решением системы уравнений,

описывающих ВАХ диода IVD=f(UVD) и нагрузочную прямую

IVD

UП UVD

RН RН

Таким образом, приведѐнные выше построения позволили определить общий ток Iобщ=IVD=IН, падение напряжения на диоде UVD и нагрузке UH.

Для расчѐта по второму способу построим суммарную ВАХ

нелинейного прибора, напряжение на котором при заданном токе IVD=Iобщ=IН равно сумме падений напряжений на диоде VD1 и нагрузке Rн (рис. 2.3,г). Для еѐ построения при конкретных значениях общего тока Iобщ=IVD= IН находим значения напряжений UVD и UH и их сумму UП= UVD+ UH откладываем по оси напряжения.

Полученные результаты, как видно из рис. 2.3,б и 2.3,г,

совпадают. Первый метод более удобен и он будет использован в дальнейшем при решении подобных задач, когда нагрузка и

нелинейный элемент включены последовательно. В более сложных случаях приходится использовать оба метода.

Так на рис. 2.4,а представлена схема, для расчѐта которой графоаналитическим методом необходимо использовать оба

способа.

R 1

I Σ VD1

Uп I VD I H R 2

UП2

I= R1

I’Σ

IΣ I VD

I R2

IΣ

I’VD

I VD

I’R2

I R2

U П1

U Σ

IΣ R1

U П2 UΣ

U VD

Рис. 2.4. Графоаналитическое решение цепи, содержащей диод,

несколькими способами

На первом этапе строится ВАХ нового нелинейного элемента, состоящего из параллельно-включѐнных резистора R2 и диода VD1 (рис. 2.4,б). Для этого при конкретных значениях Uп

определяются токи диода VD1 и резистора R2 и по оси тока

откладывается их сумма: I’

‘ ‘

R2 VD

(рис. 2.4,б).

На втором этапе строится нагрузочная прямая по уравнению

U U’

I П2

, где

U’ – напряжение, определяемое по ВАХ нового

нелинейного элемента, построенной на первом этапе. Полученная при этом построении точка А является графоаналитическим решением. Из рис. 2.4,б можно определить суммарный ток IΣ, протекающий по резистору R1, и падение напряжения UR1; токи IR2 и IVD и падение напряжения UΣ=UVD= UR2.

Материал взят из книги Полупроводниковые приборы в системах транспортной телематики (Асмолов, Г. И.)

Диоды диапазонов

Вт и G

ОБЗОР

Наши планарные диоды доступны в виде отдельных устройств или нескольких устройств, расположенных последовательно, встречно-последовательно и встречно-параллельно. Эти диоды обеспечивают современные характеристики и надежность. На вкладке «Диоды» представлены графики цен на наши диоды W-Band и G-Band. В таблице есть ссылки на спецификации для каждого наименования детали. Примечания, показанные ниже, относятся к техническим характеристикам, общим для всех деталей. VDI может обеспечить доставку диодов в течение 2-3 недель. Пожалуйста, позвоните для получения дополнительной информации о других типах диодов.

Примечания VDI по монтажу диодов и пайке
Приведенные выше примечания представляют собой некоторые общие рекомендации и сведения, которые могут быть полезны при монтаже/пайке диодов VDI в схемах с перевернутым кристаллом. Указанная здесь процедура по существу является процедурой, используемой VDI. Контактные площадки для пайки диодов VDI представляют собой тонкие пленки Au. Время обработки и температура варьируются и зависят от используемых заказчиком схем или подложек. Этот план просто предназначен для того, чтобы дать некоторые общие рекомендации по монтажу и пайке диодных флип-чипов.

Примечания VDI к спецификациям диодов (VDI-1004)
Приведенные выше примечания описывают, как интерпретировать спецификации диодов VDI.

Все заказы на диоды поставляются с листом спецификаций. Данные о токе/напряжении для каждого отгруженного кристалла могут быть включены за дополнительную плату в размере 300,00 долларов США, которая должна быть включена отдельной строкой в заказ на поставку. Одна надбавка применяется к каждому заказу на 500 штампов или меньше; свыше 500 кубиков взимается дополнительная плата за каждые дополнительные 500 кубиков.

Технические характеристики, общие для всех типов диодов:

Максимальная рабочая температура: 80°C
Максимальная температура хранения: 100°C
Максимальная рассеиваемая мощность при соответствующем теплоотводе: 5 дБм для ZBD, 10 дБм для одинарного анода, 13 дБм для встречно-параллельного и тройникового соединения
Классификация ESD: 100 В HBM (модель человеческого тела)

ДИОДЫ

Одноанодный W-диапазон	Детектор/смеситель	100 долларов	$35	25 долларов	20 долларов	$15
W-диапазон ZBD	Детектор с нулевым смещением	100 долларов	$35	25 долларов	20 долларов	$15
Антипараллельный W-диапазон	Антипараллельный смеситель	100 долларов	$35	25 долларов	20 долларов	$15
Тройник W-Band	Тройник Диод	100 долларов	$35	25 долларов	20 долларов	$15

G-диапазон с одним анодом	Детектор/смеситель	200 долларов
G-диапазон ZBD	Детектор нулевого смещения	200 долларов
Антипараллельный G-диапазон	Антипараллельный смеситель	200 долларов
Тройник G-Band	Тройник Диод	200 долларов

Чтобы разместить заказ, отправьте его на [email protected].

РЕСУРСЫ

Технические характеристики, общие для всех типов диодов:

Максимальная рабочая температура: 80°C
Максимальная температура хранения: 100°C
Максимальная рассеиваемая мощность при соответствующем теплоотводе: 5 дБм для ZBD, 10 дБм для одинарного анода, 13 дБм для встречно-параллельного и тройникового соединения
Классификация ESD: 100 В HBM (модель человеческого тела)

Модели диодов
Модели Keysight ADS, AWR Corp. MWO (Microwave Office) и Keysight Genesys для одноанодных диодов W-диапазона и ZBD-диодов W-диапазона доступны на веб-сайте Modelithics, Inc.

«MODELITHICS, INC. – передовая технологическая компания, предоставляющая комплексные услуги по измерению ВЧ, СВЧ и миллиметрового диапазона, а также высокомасштабируемые, точные, основанные на измерениях модели электронных компонентов для высокочастотного проектирования. Модели Modelithics охватывают сложные характеристики. и паразитные эффекты ВЧ- и СВЧ-компонентов и конструкций.Они предлагают масштабируемые параметры проектирования, такие как масштабирование подложки, масштабирование контактных площадок и масштабирование стоимости детали, а также настраиваемые входные параметры, такие как смещение и температура для моделей активных устройств.Это обеспечивает точное согласование с разработчиками «. Модели также работают с процессами оптимизации, предлагаемыми в определенном программном обеспечении EDA. Эти функции приводят к увеличению успеха проектирования с первого прохода и более эффективному процессу проектирования.

В рамках партнерской программы Modelithics Vendor Partner Program (MVP) компания Modelithics сотрудничает с производителями радиочастотных компонентов и полупроводниковых устройств, разрабатывая высококачественные модели для своей продукции.

Вопросы? Свяжитесь с VDI по адресу [email protected]

Ответ: Определите значения VD1, VD2, VR1,…

Задача 4.1MCQ: ACSR означает стальной проводник с алюминиевым покрытием. : Провода воздушных линий электропередачи неизолированные, без изолирующего покрытия. (a) Верно (b) Неверно Задача 4.3MCQ: Alumoweld представляет собой стальной проводник, плакированный алюминием. Верно Неверно Проблема 4.4MCQ: линии сверхвысокого напряжения часто имеют более одного проводника на фазу; эти проводники называются _________. Задача 4.5MCQ: Экранирующие провода, расположенные над фазными проводами, защищают фазные проводники от молнии. Верно… Проблема 4.6MCQ: Расстояние между проводниками, типы и размеры действительно влияют на последовательное сопротивление и проводимость шунта. … Проблема 4.7MCQ: Окружность диаметром Din.=1000Dmil=dmil имеет площадь ___________c mil.Problem 4.8MCQ: Сопротивление переменному току выше, чем сопротивление постоянному. Верно НеверноЗадача 4.9MCQПроблема 4.10MCQ: проводимостью линии электропередачи обычно пренебрегают при исследованиях энергосистем. Верно НеверноЗадача 4.11MCQЗадача 4.12MCQЗадача 4.13MCQ: Для однофазной двухпроводной линии, состоящей из двух сплошных цилиндрических проводников одинакового радиуса, r,… Задача 4.14MCQ: Для трехфазной трехпроводной линии, состоящей из трех сплошные цилиндрические проводники, каждый с радиусом… Задача 4.15MCQ: Для сбалансированных трехфазных токов прямой последовательности Ia, Ib, Ic выполняется уравнение Ia+Ib+Ic=0… Задача 4.16MCQ: Многожильный проводник является примером составного проводника. True FalseProblem 4.17MCQ: lnAk=lnAk True FalseProblem 4.18MCQProblem 4.19MCQ: Разверните 6k=13m=12Dkm. Задача 4.20MCQЗадача 4.21MCQ: Для однофазной двухпроводной линии с составными проводниками x и y выразите индуктивность. .. Задача 4.22MCQ: В трехфазной линии, в чтобы избежать неравных фазных индуктивностей из-за несбалансированных потокосцеплений,… Задача 4.23MCQПроблема 4.24MCQПроблема 4.25MCQ: Снижает ли объединение последовательное реактивное сопротивление линии? Да Нет Задача 4.26MCQ: Влияет ли r=e14r=0,788r, полученное при расчете индуктивности, на емкость… Проблема 4.27MCQ: Что касается емкости между фазами, однофазная передача… Задача 4.28MCQ: либо для однофазной двухпроводной линии, либо для сбалансированной трехфазной трехпроводной линии с одинаковой фазой… Задача 4.29MCQProblem 4.30MCQProblem 4.31MCQProblem 4.32MCQProblem 4.33MCQProblem 4.34MCQProblem 4.35MCQ: Воздействие плоскости земли заключается в незначительном увеличении емкости, а высота линии… Задача 4.36MCQ: Когда напряженность электрического поля на поверхности проводника превышает пробойное сопротивление воздуха,… Задача 4.37MCQЗадача 4.38MCQЗадача 4.39MCQ: Рассматривая две параллельные трехфазные цепи, расположенные близко друг к другу, при расчете. .. Задача 4.1P: В справочнике по алюминиевым электрическим проводникам указано сопротивление постоянному току 0,01558 Ом на 1000 футов при 20°C… Задача 4.2P: Зависимость сопротивления от температуры также определяется соотношением R2=R1[ 1+(T2T1) ], где… Задача 4.3P: Кабель линии передачи с длина 2 км состоит из 19нити из идентичной меди… Задача 4.4P: Одна тысяча круговых милов или 1 тысяча милов иногда обозначается аббревиатурой MCM75C. Данные для… Задача 4.5P: Трехфазная воздушная линия электропередачи 60 Гц, 765 кВ имеет четыре проводника ACSR 900 kcmil 54/3 на… Задача 4.6P: Проектируется трехфазная воздушная линия электропередачи для подачи 190,5 МВА при 220 кВ на расстояние… Задача 4.7P: Если потери по фазам в линии электропередачи длиной 70 км не должны превышать 65 кВт, пока она… Задача 4.8P: Однофазная двухпроводная ВЛ 60 Гц имеет сплошные цилиндрические медные жилы сечением 1,5 см… Задача 4.9Задача 4.10P: Трехфазная трехпроводная воздушная линия с частотой 60 Гц имеет сплошные цилиндрические проводники, расположенные в виде. .. Задача 4.11P Задача 4.12P: Найти индуктивное сопротивление на милю однофазной воздушной линии, 60… Задача 4.13P: Однофазная воздушная линия электропередачи состоит из двух сплошных алюминиевых проводников радиусом… Задача 4.14P Задача 4.15P: Найти GMR многожильного проводника, состоящего из шести внешних жил, окружающих и касающихся одной. ..Задача 4.16PЗадача 4.17P: Определите GMR каждого из нетрадиционных многожильных проводников, показанных на рис. 4.30. Все… Задача 4.18П: Трехфазная полностью транспонированная ВЛ 230 кВ, 60 Гц имеет один ЗШР 954 kcmil проводника… Задача 4.19P Задача 4.20P: Рассчитать индуктивное сопротивление в /км пучка 500 кВ, 60 Гц, трехфазного полностью… Задача 4.21P Задача 4.22P Задача 4.23P Задача 4.24P Задача 4.25P: Для ВЛ конфигурации, показанной на рисунке 4.33, работающая на частоте 60 Гц, и провод… Задача 4.26P Задача 4.27P: На рисунке 4.34 показано взаимное расположение двухцепных проводов на участке I перестановки… Задача 4.28P: Для в случае двухцепных жгутов проводов — тот же метод, что и в задаче 4.