Выпрямительные диоды и стабилитроны

Выпрямительный диод – полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. В зависимости от исходного полупроводникового материала выпрямительные диоды подразделяются на германиевые и кремниевые. Последние получили наибольшее распространение, поскольку имеют во много раз меньшие обратные токи и бóльшие обратные напряжения. Допустимый диапазон рабочих температур для германиевых диодов составляет -60 ÷ +70 ⁰С, для кремниевых – -60 ÷ +150 ⁰С. Германиевые диоды целесообразно применять при низких напряжениях, так как при одинаковых токах падение напряжения на германиевом диоде, включенном в обратном направлении, меньше, чем на кремниевом. Для силовых (большой мощности) выпрямительных диодов проблематичным является отвод тепла, поэтому для эффективного охлаждения разрабатывают специальные конструкции таких диодов и методы охлаждения (воздушное, жидкостное и т.д.).

Технические характеристики выпрямительных диодов

1. Прямое напряжение при заданном прямом токе .

2. Обратный ток при заданном обратном напряжении .

3. Максимально допустимый прямой ток .

4. Максимально допустимое обратное напряжение .

Параллельное и последовательное соединение выпрямительных диодов

В ряде практических случаев применяют групповое включение выпрямительных диодов. Для получения более высокого обратного напряжения применяют последовательное соединение диодов. При этом через диоды протекает одинаковый обратный ток , однако из-за неидентичности обратных ветвей ВАХ диодов обратное напряжение будет распределено между ними неравномерно (рис. 2.1, а), что может привести к пробою. Для устранения неравномерного распределения обратного напряжения между диодами их шунтируют сопротивлениями кОм (рис. 2.1, б).

Рис. 2.1. Последовательное соединение диодов: а – обратные ветви их ВАХ; б – выравнивание обратных напряжений

Для увеличения прямого тока применяют параллельное включение диодов. При этом из-за неидентичности прямых ветвей ВАХ диодов токи в параллельных ветвях будут распределены неравномерно, что может привести к перегреву (рис. 2.2, а). Для выравнивания токов в каждую ветвь последовательно с диодом включают добавочное сопротивление величиной от единиц до десятков Ом (рис. 2.2, б). Для выравнивания токов в параллельные ветви могут быть включены и дроссели.

Рис. 2.2. Параллельное соединение диодов: а – прямые ветви их ВАХ; б – выравнивание токов

Стабилитрон – полупроводниковый диод, напряжение на котором в области обратимого электрического пробоя слабо зависит от тока и который служит для стабилизации напряжения. ВАХ стабилитрона приведена на рис. 2.3. На ВАХ стабилитрона имеется участок со слабой зависимостью напряжения от проходящего тока (участок аб), т.е. в области пробоя напряжение на стабилитроне остается практически неизменным при больших изменениях тока. В качестве исходного материала при изготовлении стабилитронов используют кремний, что связано с необходимостью получения малых значений (точка а на рис. 2.3). На рис. 2.4 приведена схема простейшего стабилизатора напряжения параметрического типа на одном стабилитроне. При увеличении входного напряжения возрастает ток в цепи . Избыточное входное напряжение падает на резисторе , а напряжение на сопротивлении нагрузки , равное напряжению стабилизации , практически не изменяется (нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому ). При изменении сопротивления и неизменном входном напряжении ток, проходящий через сопротивление , остается постоянным, но меняется распределение токов между стабилитроном и нагрузкой, а напряжение по-прежнему сохраняется неизменным.

Рис. 2.3. ВАХ и условное обозначение стабилитрона	Рис. 2.4. Простейший параметрический стабилизатор

Напряжение стабилизации стабилитронов лежит в пределах 1 ÷ 1000 В и зависит от толщины запирающего слоя p-n-перехода. Стабилитроны допускают последовательное включение, при этом общее напряжение стабилизации равно сумме напряжений стабилитронов: . Параллельное соединение стабилитронов недопустимо, так как из всех параллельно соединенных стабилитронов ток будет только в одном, имеющем наименьшее напряжение стабилизации. Конструктивное исполнение стабилитронов аналогично выпрямительным диодам. Стабилизацию напряжения можно также получить с помощью диода, включенного в прямом направлении. Кремниевые диоды с высокой концентрацией примеси в области базы, предназначенные для этой цели, называют стабисторами. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является мéньшее напряжение стабилизации (0,3 ÷ 1 В).

Date: 2015-05-08; view: 2299; Нарушение авторских прав