Kategorie

Diody prostownicze

Diody prostownicze to urządzenia półprzewodnikowe dedykowane do prostowania prądu zmiennego i innych sygnałów elektrycznych. Prostownik to urządzenie elektroniczne, które przekształca prąd przemienny (AC), który okresowo zmienia kierunek, na prąd stały (DC), który płynie tylko w jednym kierunku. Proces ten nazywany jest właśnie prostowaniem, ponieważ „prostuje” kierunek przepływu prądu. Prostowniki mają wiele aplikacji, ale głównie znajdują swoje zastosowanie jako elementy zasilaczy prądu stałego i wysokonapięciowych systemów przesyłowych prądu stałego. Prostownik może pełnić również inne funkcje niż tylko wytwarzanie prądu stałego do wykorzystania jako źródło energii. Stosuje się je jako detektory sygnałów radiowych lub do detekcji obecności płomienia np. w systemach ogrzewania gazowego.

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.