ОСНОВНЫЕ ЭЛЕМЕНТЫСИЛОВОЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬНОЙ ТЕХНИКИ
Полупроводниковые диоды. Основные характеристики и параметры диодов. Выбор диодов.
Диодом называют прибор с двумя выводами и содержащий один электронно-дырочный переход и вследствие этого обладающий односторонней проводимостью тока.
Из ВАХ видно, что значения прямого и обратного токов отличаются на несколько порядков, а прямое падение не превышает единицы вольт (0,3 … 0,6 В у Gе диодов; 0,7 … 1,2 В у Si диодов) по сравнению с обратным U, которое может составлять сотни и тысячи вольт. Это позволяет считать, что диоды обладают односторонней проводимостью, т.е., в одном направлении (прямом) его сопротивление мало и диод хорошо проводит ток, а в другом направлении (обратном) его сопротивление велико и диод практически не проводит ток.
Обозначение и вольт-амперная характеристика диода
Промышленностью выпускаются германиевые и кремниевые диоды. Преимущество Si диодов: малые обратные токи, более высокие значения рабочих температур (-60 … 150оС) и обратных напряжений. У германиевых диодов t раб = -60 …+85оС, преимущество Gе диодов - малое падение прямого напряжения (0,3…0,6В) против 0,8…1,5 В у Si диодов.
По назначению п/п диоды подразделяются на выпрямительные диоды малой, средней и большой мощности, импульсные и универсальные. Диоды, используемые в электрических устройствах для преобразования переменного тока (напряжения) в ток (U) одной полярности называются выпрямительными.
Разновидностью выпрямительных диодов являются лавинные диоды, имеющую обратную характеристику подобную стабилитронам, что позволяет применять их в качестве элементов защиты цепей от импульсных перенапряжений, в том числе непосредственно в схемах выпрямителей. В этом случае такие выпрямители надежно работают в условиях коммутационных перенапряжений, возникающих в индуктивных цепях в момент включения или выключения сети или нагрузки.
К диодам малой мощности относятся диоды на прямой ток до 300 мА. U обр до 1200 В, низкочастотные до 400 Гц, высокочастотные (10-20 кГц).
К диодам средней мощности – диоды на ток от 0,3 А до 10 А.
Мощные диоды от 10 А и выше, 16, 25, 40 … до 1000 А (U обр до 5000В).
Охлаждение может быть воздушным и водяным.
Основные параметры диодов
1. Средний прямой ток I пр.ср (или допустимый средний выпрямленный ток I выпр.ср) – определяется в заданном диапазоне температур как допустимое среднее за период значение прямого тока синусоидальной формы при паузах 180о (полупериод) и частоте 50 Гц.
2. Максимальный допустимый средний прямой ток I пр.ср.max (I вп.ср.max).
3. Импульсный прямой ток I пр.и – наибольшее мгновенное значение прямого тока диода, исключая повторяющиеся и неповторяющиеся переходные токи при заданном max длительности и формы импульса.
4. Постоянный обратный ток диода I обр - обратный ток через диод при заданном обратном напряжении (мкA…мА).
5. Постоянное прямое напряжение U пр диода при заданном прямом токе (доли вольта 0,3…0,6В у Gе диодов, 0,7…1,2В у Si диодов) (Среднее прямое напряжение- U пр.ср)
6. Постоянное обратное напряжение U обр (десятки, сотни и тысячи В).
7. Импульсное обратное напряжение U обр.и – наибольшее мгновенное значение обратного напряжения диода.
8. Средняя рассеиваемая мощность диода Р ср - среднее за период значение мощности рассеиваемой диодом при протекании прямого и обратного тока.
9. Дифференциальное сопротивление диода r диф отношение малого приращения U диода к малому приращению тока в нем при заданном режиме.
10. Max рабочая частота fmax
11. Max рабочая температура Тmax
12. Скорость нарастания прямого тока (di пр/ dt)
13. Время обратного восстановления диода t вос.обр – время переключения диода с заданного прямого тока на заданное обратное напряжение от момента прохождения тока через нуль до момента достижения обратным током заданного значения.
14. Ток перегрузки I прг – когда температура не достигает максимально допустимой.
15. Ударный прямой ток I пр.уд – появляется редко, температура достигает max допустимой для перехода.