Diody prostownicze

Dioda półprzewodnikowa złączowa

Półprzewodnikowa dioda złączowa, to urządzenie - najczęściej krzemowe - wykorzystujące do swojego działania tzw. złącze PN. Jest to interfejs pomiędzy dwoma rejonami półprzewodnika, domieszkowanego typu P, lub typu N. Domieszkowanie półprzewodnika ma za zadanie wykształcić w nim nierównowagę elektryczną poprzez zmianę koncentracji nośników. W przypadku półprzewodnika domieszkowanego do typu P - dodatnio - zwiększona jest koncentracja nośników dodatnich - dziur, a w przypadku półprzewodnika domieszkowanego do typu N - ujemnie - zwiększona jest koncentracja nośników naładowanych ujemnie - elektronów. Przez złącze takie prąd przepływać może tylko w jednym kierunku, dzięki czemu dioda będzie “prostować” sygnały.

Typowe układy pracy diod prostowniczych

Diody półprzewodnikowe, które wykorzystuje się do pracy jako prostowniki, pracują najczęściej w jednym z dwóch podstawowych układów - prostownika jednopołówkowego (półokresowego) lub prostownika dwupołówkowego (pełnookresowego). W prostowniku jednopołówkowym, jedynie dodatnia lub ujemna połowa fali jest przewodzona, a druga połowa jest blokowana. Ponieważ tylko połowa fali wejściowej dociera do wyjścia, średnie napięcie wyjściowego takiego układu jest niższe niż napięcie na wejściu. Prostowanie półfalowe wymaga pojedynczej diody w układzie jednofazowym lub trzech w trójfazowym. Prostowniki te wytwarzają pulsujący prąd stały o wysokim poziomie tętnień i potrzebują znacznie większych filtrów, aby wyeliminować zakłócenia z wyjścia. Z kolei prostownik pełnofalowy przekształca cały przebieg wejściowy na prąd stały - wykorzystuje on obie połówki wejściowej sinusoidy i daje wyższe średnie napięcie na wyjściu . Składa się on z czterech (dla układu jednofazowego) lub sześciu (dla układu trójfazowego) diod w konfiguracji tzw, mostka Graetza. Prostownik dwupołówkowy oferuje znacznie niższe tętnienia wyjściowe.

Najważniejsze parametry diody prostowniczej

Dioda prostownicza charakteryzowana jest wieloma parametrami, ale tylko kilka z nich jest potrzebnych do odpowiedniego dobrania jej do naszego układu. W pierwszej kolejności zwrócić uwagę trzeba na maksymalne dopuszczalne napięcie pracy, oraz maksymalny prąd diody. Parametrów tych nie można przekroczyć w układzie, aby nie uszkodzić diod prostownika - dobrze jest dobrać diody o wyższych parametrach, aby dysponować pewnym zapasem. Dalej, warto jest sprawdzić jaki jest spadek napięcia na diodzie (w kierunku przewodzenia) - wartość ta, pomnożona przez płynący prąd, da nam moc strat, które będą na elemencie zamieniane w ciepło - nie mogą one przekroczyć maksymalnego, dopuszczalnego poziomu strat mocy na diodzie, inaczej spali się ona podczas pracy.