Spis treści:
Diody prostownicze są powszechnie wykorzystywane w układach i urządzeniach elektronicznych. Sprawdź, czym są i jak działają!
Czym jest dioda prostownicza?
Dioda prostownicza należy do elementów pasywnych, czyli elementów elektronicznych niewytwarzających energii elektrycznej. Podobnie jak wszystkie diody, ma ona niesymetryczną budowę i przewodzi prąd w inny sposób w każdym kierunku. Dlatego diody prostownicze są w stanie „prostować” wielokierunkowy prąd zmienny z sieci energetycznej i zamieniać go na jednokierunkowy prąd stały. Elementy tego rodzaju są bardzo szeroko wykorzystywane w układach prądu stałego zasilanych z sieci i stanowią kluczową część wielu urządzeń elektronicznych oraz instalacji.
Dioda prostownicza - budowa
Najbardziej typowym i najczęściej stosowanym rodzajem diody prostowniczej jest dioda krzemowa. Podobnie jak inne rodzaje diod, składa się ona z anody i katody, w tym przypadku występujących w formie pojedynczego złącza półprzewodnikowego p-n. Diody krzemowe mają zdolność przewodzenia prądu o wysokich wartościach natężenia i napięcia, a także cechują się kompaktowym rozmiarem oraz dużą odpornością na wysoką temperaturę. Obecnie praktycznie wyparły stosowane wcześniej diody germanowe.
Budowa zewnętrzna
Z zewnątrz diody prostownicze przypominają nawleczone na cienki drut walce. Prawidłowy kierunek polaryzacji można łatwo rozpoznać po pasku na obudowie – zawsze znajduje się on po stronie katody.
Szczególne rodzaje diod prostowniczych
Oprócz standardowych diod krzemowych, ze względu na pełnioną funkcję do diod prostowniczych często zalicza się również diody Schottky’ego czy gazotrony i diody próżniowe.
Dioda Schottky’ego
Dioda Schottky’ego ma złącze metal-półprzewodnik (m-s) zamiast złącza półprzewodnikowego p-n, co maksymalnie zmniejsza pojemność elektryczną złącza. Dlatego diody Schottky’ego charakteryzują się niezwykle krótkim czasem przełączania (zmiana z polaryzacji w kierunku przewodzenia na polaryzację w kierunku zaporowym), który typowo wynosi zaledwie około 100 ps. Ponadto elementy te cechuje niski spadek napięcia w kierunku przewodzenia, mniejszy niż w przypadku innych diod prąd wsteczny oraz relatywnie niska rezystancja w kierunku przewodzenia, a także duża trwałość i wytrzymałość mechaniczna. Dzięki tym cechom diody Schottky’ego znajdują zastosowanie w zasilaczach impulsowych, falownikach czy układach chroniących elektronikę.
Diody próżniowe i gazotrony
Diody próżniowe i gazotrony należą do lamp elektronowych. Oba rodzaje mają elektrody zamknięte w próżniowej obudowie, z czego katoda posiada dodatkowo element grzewczy. Podgrzanie katody powoduje emisję elektronów i ich ruch do anody, co wiąże się z przepływem prądu w odwrotnym kierunku (od anody do katody). Przy odwrotnej polaryzacji wytworzone między elektrodami pole nie pozwala na ruch elektronów, dlatego przepływ prądu w kierunku zaporowym jest blokowany, a dioda przestaje przewodzić. Diody prostownicze tego typu stosuje się na przykład w odbiornikach radiowych, sprzęcie medycznym czy telewizorach.
Diody prostownicze: najważniejsze parametry
Diody prostownicze mają kilka podstawowych parametrów, które warunkują ich użycie w konkretnych zastosowaniach.
Maksymalne napięcie wsteczne
Parametr ten określa, jakie maksymalne napięcie może przepłynąć przez diodę w kierunku zaporowym bez ryzyka jej uszkodzenia (wartość podawana w woltach).
Maksymalny prąd przewodzenia
Parametr ten określa maksymalną wartość prądu (przy pracy stałej), jaka może być bezpiecznie przepuszczana przez diodę w kierunku przewodzenia (wartość podawana w amperach). W tej samej jednostce podaje się maksymalny prąd chwilowy, czyli odporność na przeciążenia.
Maksymalna moc strat
Parametr ten określa maksymalne straty mocy na diodzie (podawany w watach). Moc jest zamieniana na energię cieplną, dlatego przy dużych wartościach prądu diody się nagrzewają.
Napięcie przewodzenia
Parametr ten określa napięcie między zaciskami diody.
Maksymalna temperatura robocza
Ponadto bardzo istotnym parametrem każdej diody prostowniczej (oraz wszystkich innych rodzajów diod) jest maksymalna temperatura robocza. Nie powinno się jej przekraczać, ponieważ grozi to uszkodzeniem elementu i całego układu, a w skrajnych wypadkach nawet pożarem.
Zastosowanie diody prostowniczej
Diody prostownicze mają bardzo wiele zastosowań – stanowią jeden z najczęściej wykorzystywanych podzespołów elektronicznych. Do najistotniejszych zastosowań diod prostowniczych należą:
- układy zasilania i zasilacze przetwarzające prąd zmienny z sieci energetycznej na prąd stały zdatny do zasilania urządzeń elektronicznych;
- falowniki, przetwornice napięcia i częstotliwości;
- układy stabilizujące i chroniące przed przepięciami;
- układy chroniące sprzęt przed nieprawidłowym podłączeniem zasilania (odwrotną polaryzacją).
