Преобразователи тока и схемы выпрямления

 

Полупроводниковые приборы

 

Полупроводниковым диодом называется прибор с одним р – n - переходом и двумя выводами.

 

Эти выводы называют анод и катод.

По конструктивному принципу диоды разделяют на точечные и плоскостные.

Точечные рассчитаны на токи до нескольких сотен миллиампер, а плоскостные – до нескольких ампер, в том числе силовые – до нескольких тысяч ампер.

Полупроводниковые диоды, рассчитанные на токи от 10 А до 2000 А и более часто называют силовыми неуправляемыми вентилями и маркируют буквой В (вентиль), после которой проставляется число, указывающее значение прямого номинального тока.

В качестве силовых в основном используют кремниевые диоды.

Рис.297

Электронно-дырочным переходом (р – n -переходом) называется узкая область, отделяющая полупроводник р -типа от полупроводника n -типа.

Если к р -области приложить положительный потенциал, а к n -области - отрицательный (напряжение такой полярности называется прямым), то сопротивление р – n - перехода для основных носителей при этом практически будет равно нулю и через р – n -переход протекает прямой ток (рис. 8.2, а).

Если изменить полярность подключения, то сопротивление р – n - перехода для основных носителей будет очень большим и через переход будет протекать весьма малый (практически равный нулю) обратный ток (рис. 8.2, б).

                                                                                                                                                            Таким образом, р – n - переход обладает односторонней проводимостью.

 

 

 

Рис.298.

Устройство диодов

 

 

 

Рис.299.

Вольт-амперная характеристика выпрямительного диода.

 

В плоскостных диодах (рис.8.5) основным элементом является пластинка из кремния или германия, в которой методом сплавления или диффузии создан плоский по форме р – n -переход.

Для защиты диода от внешней среды пластинку полупроводника вместе с припаянными к ней выводами устанавливают в металлический корпус, который затем герметизируют.

В верхней части корпуса монтируют стеклянный изолятор, через который проходит выводная трубка.

Для лучшего отвода тепла в некоторых плоскостных диодах применяют специальные охладители.

Эта характеристика представляет собой графическую зависимость тока, проходящего через диод, от приложенного к нему напряжения.

При включении диода в прямом, т.е. проводящем, направлении ВАХ имеет круто восходящий участок. При изменении прямого тока, проходящего через диод, падение напряжения в нем при таком включении изменяется мало.

Чем больше этот ток, тем больше нагревается диод (увеличиваются потери мощности, называемые мощностью рассеяния).

Поэтому для каждого диода существует предельный ток, который может быть длительно пропущен через диод, не вызывая его перегрева выше допустимой температуры.

Это значение прямого тока является номинальным током диода.

При включении диода в обратном, т.е. в непроводящем, направлении через него протекает малый обратный ток (единицы или десятки микроампер).

Этот ток мало изменяется при возрастании обратного напряжения.

Однако при достижении обратным напряжением некоторого значения U _проб (напряжения пробоя) обратный ток резко возрастает.

В этом случае происходит электрический пробой диода.