Преобразователи тока и схемы выпрямления
Принцип действия полупроводникового диода
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.
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.
Устройство диодов.
· 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 Uпроб (напряжения пробоя) обратный ток резко возрастает.
· В этом случае происходит электрический пробой диода.
Выпрямление переменного тока
Выпрямителями называют устройства, в которых происходит преобразование переменного тока в постоянный или пульсирующий.