Как устроен однополупериодный выпрямитель и где применяется

Обозначение и расшифровка диодов

Обозначение выпрямительного диода на схеме согласно “ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые”.
В приложении данного ГОСТа указаны размеры в модульной сетке. Выглядит это следующим образом:

Существуют различные варианты обозначения диодов.

Согласно ОСТ 11366.919-81 следующее буквенно-цифровое обозначение:

• 1) первая буква или цифра указывает на материал:
  • 1 (Г) — германий Ge
  • 2 (К) — кремний Si
  • 3 (А) — галлий Ga
  • 4 (И) — индий In
• 2) Вторая буква — это подкласс полупроводникового прибора. Для нашего случая — это буква Д.
• 3) Третья цифра — функционал элемента в зависимости от класса (диоды, варикапы, стабилитроны и др.).

Например, для выпрямительных диодов (Д):

101…199 — диоды малой мощности с постоянным или средним значением прямого тока менее 0,3А.

201…299 — диоды средней мощности с постоянным или средним значением прямого тока от 0,3 до 10А.

Также существуют диоды большой мощности с током более 10А. Отвод тепла у диодов малой мощности осуществляется через корпус, у диодов средней и большой мощности через теплоотводящие радиаторы.

До 1982 года была другая классификация:

• первая Д — характеризовала весь класс диодов
• далее шел цифровой код:
  • от 1 до 100 — для точечных германиевых диодов
  • от 101 до 200 — для точечных кремниевых диодов
  • от 201 до 300 — для плоскостных кремниевых диодов
  • от 301 до 400 — для плоскостных германиевых диодов
  • от 401 до 500 — для смесительных СВЧ детекторов
  • от 501 до 600 — для умножительных диодов
  • от 601 до 700 — для видеодетекторов
  • от 701 до 749 — для параметрических германиевых диодов
  • от 750 до 800 — для параметрических кремниевых диодов
  • от 801 до 900 — для стабилитронов
  • от 901 до 950 — для варикапов
  • от 951 до 1000 — для туннельных диодов
  • от 1001 до 1100 — для выпрямительных столбов
• третья цифра — разновидность групп однотипных приборов

Система JEDEC (США)

• первая цифра — число p-n переходов (1 — диод; 2 — транзистор; 3 — тиристор)
• далее N (типа номер) и серийный номер
• после может идти пару цифр про номиналы и отдельные характеристики диода

Система Pro Electron (Европа)

По данной системе приборы делятся на промышленные и бытовые. Бытовые кодируются двумя буквами и тремя цифрами от 100 до 999. У промышленных приборов будет идти три буквы и две цифры от 10 до 99. Для диодов:

• 1) первая буква:
  • A — германий Ge
  • B — кремний Si
  • C — галлий Ga
  • R — другие полупроводники
• 2) Вторая буква — это буква A, указывающая на маломощные импульсные и универсальные диоды.
• 3) Третья буква отвечает за принадлежность элемента к сфере специального применения (промышленность, военная). “Z”, “Y”, “X” или “W”.
• 4) Четвертая — это 2х, 3х или 4х-значный серийный номер прибора.
• 5) Дополнительный код — в нем для выпрямительных диодов указывается максимальная амплитуда обратного напряжения.

Система JIS (Япония)

Применяется в странах Азии и тихоокеанского региона.

• первая цифра — число переходов (0 — фототранзистор, фотодиод; 1 — диод; 2 — транзистор; 3 — тиристор)
• затем буква S (semiconductors) — полупроводниковые
• затем буква, отвечающая за тип прибора:
  • A — ВЧ транзисторы p-n-p
  • B — НЧ транзисторы p-n-p
  • С — ВЧ транзисторы n-p-n
  • D — НЧ транзисторы n-p-n
  • E — диоды
  • F — тиристоры
  • G — диоды Ганна
  • H — однопереходные транзисторы
  • J — полевые транзисторы с p-каналом
  • K — полевые транзисторы с n-каналом
  • M — симметричные тиристоры
  • Q — светоизлучающие диоды
  • R — выпрямительные диоды
  • S — малосигнальные диоды
  • T — лавинные диоды
  • V — варикапы, p-i-n диоды, диоды с накоплением заряда
  • Z — стабилитроны, стабисторы, ограничители

В нашем случае будет буква R.

Рег. номер прибора
Модификация прибора
Далее может идти индекс, описывающий специальные свойства

Существуют и специальные обозначения от фирм-изготовителей, которые отличаются от приведенных выше.

Выпрямляющее действие — диод

Выпрямляющее действие диода основывается на нелинейности его вольт-амперной характеристики. Мы должны быть уверены, что между выпрямленным током и напряжением зонда нет пропорциональной зависимости. При малых сигналах между током и напряжением существует квадратичная зависимость. Как показано на рис. 12 — 11, область квадратичной зависимости переходит в область линейной зависимости

Таким образом, при измерении стоячей волны важно знать, в какой области работает диод.
 

Выпрямляющее действие диодов характеризуется коэффициентом выпрямления / Св / пр / / обр обр / пр. С увеличением частоты коэффициент выпрямления уменьшается. Изменение температуры выпрямительного элемента вызывает изменение его сопротивлений Япр и обр; с повышением температуры они уменьшаются. Однако температурный коэффициент обратного сопротивления в несколько раз выше температурного коэффициента прямого сопротивления, поэтому с повышением температуры коэффициент выпрямления уменьшается.
 

Вследствие выпрямляющего действия диода на резисторе 0 2 Мом возникает необходимое напряжение смещения. Контур ТК, настроенный на выходную частоту 432 Мгц, через небольшой конденсатор связи емкостью от 0 8 до 6 пф подключен к диоду.
 

Вместе с тем это время определяет и максимальную скорость нарастания напряжения переменного тока, при которой наблюдается требуемое выпрямляющее действие диода.
 

В качестве выпрямительных элементов применяются плоские и точечные германиевые и кремниевые диоды. Выпрямляющее действие диодов основано на том, что они обладают разным электрическим сопротивлением для тока разных направлений.
 

В качестве выпрямительных элементов применяются плоские и точечные германиевые и кремниевые диоды. Выпрямляющее действие диодов основано на том, что они обладают разным электрическим сопротивлением для тока разных направлений. Зависимость между приложенным к выпрямителю ( детектору) напряжением и проходящим через него током находится экспериментально при определенной температуре окружающей среды. Вольт-амперная характеристика выпрямительного элемента ( рис. 3.25) имеет нелинейные и линейные участки.
 

Зависимости, характеризующие работу полупроводникового германиевого диода, определяются его вольт-амперной характеристикой ( рис. 11 0), представляющей графическое изображение функциональной зависимости между приложенным к диоду напряжением и протекающим через него током. На рис. 27 6 приведена зависимость тока, протекающего через диод при включении его в цепь переменного тока. Из графика следует, что ток через диод проходит только в течение одного полупериода и, кроме того, при малых токах выпрямляющее действие диода заметно ухудшается.
 

При выпрямлении токов очень высокой частоты вредно влияет емкость анод — катод диода Сл.х. Она состоит из емкости между электродами и емкости между выводными проводниками. На низких частотах шунтирующего влияния эта емкость не оказывает, так как ее сопротивление составляет миллионы ом. А на частотах в десятки мегагерц и выше сопротивление емкости становится соизмеримым с внутренним сопротивлением диода и даже меньше его. Тогда переменный ток проходит через эту емкость и выпрямляющее действие диода ухудшается.
 

К параметрам диода следует отнести емкость анод — катод Сак, в которую входят емкость между самими электродами, а также емкость между выводными проводничками и контактами цоколя. Эта емкость бывает порядка единиц пикофарад и более. На низких частотах ее сопротивление очень велико ( миллионы ом), и она практически не влияет на работу диода. А на частотах от десятков мегагерц и выше сопротивление емкости Сак становится такого же порядка, как внутреннее сопротивление диода, и даже меньше его. Тогда переменный ток будет сравнительно свободно проходить через эту емкость и выпрямляющее действие диода в большей или меньшей степени нарушится.
 

Пороговое напряжение

Пороговое напряжение — это точка, в которой электрическое устройство настроено для активации любой из своих операций. Обычно это происходит в транзисторе, который постоянно контролирует источник питания для изменений, игнорируя те, которые слабы или непреднамеренно просочились через систему. Как только заряд входящего электричества будет достаточным для соответствия установленному стандарту, пороговое напряжение будет удовлетворено, и для его включения разрешается протекать по всему устройству. Все, что находится ниже предопределенного порога, содержится и рассматривается как фантомный заряд.

Хотя определение порогового напряжения в устройстве с одной схемой может показаться относительно простым и простым, современная электроника требует довольно сложной математической формулы для установки и регулирования различных пороговых значений. Например, прибор, например, посудомоечная машина, может быть запрограммирован на выполнение 20 или более функций, зависящих от повседневных требований пользователя, и каждая отдельная фаза, в которую он входит, активируется электрическим зарядом. Эти незначительные изменения в мощности позволяют устройству знать, когда добавлять больше воды, когда активировать механизм сушки или как быстро вращать чистящие струи. Каждое из этих действий устанавливается на отдельное пороговое напряжение, поэтому, когда сразу необходимо активировать несколько элементов, для этого требуется много планирования для обеспечения правильной работы. Уравнение для расчета порогового напряжения представляет собой сумму статического напряжения, плюс вдвое больше объемного потенциала и напряжения на оксиде.

Пороговое напряжение обычно создается с помощью тонкого инверсионного слоя, который отделяет изоляционное и фактическое тело транзистора. Крошечные отверстия, которые положительно заряжены, покрывают поверхность этой области, и когда электричество подается, частицы в этих пустотах отталкиваются. Как только ток в пределах внутренней и внешней областей будет уравнен, транспондер позволяет высвободить энергию для завершения схемы, которая активирует процесс. Весь этот процесс завершается в течение миллисекунд, и транзистор постоянно перепроверяет, чтобы гарантировать, что текущий ток оправдан, подрывая мощность, когда это не так.

Другим термином, который используется при разговоре о транспондерах, является пороговое напряжение полевого транзистора (МОП-транзистора) из оксида металла. Эти проводящие переключатели спроектированы с положительными или отрицательными зарядами, как в приведенном выше примере, и они являются наиболее распространенным типом транзистора в аналоговых или цифровых устройствах. Транзисторы MOSFET первоначально были предложены в 1925 году и были построены на основе алюминия вплоть до 1970-х годов, когда кремний был обнаружен как более жизнеспособная альтернатива.

Особенности электровакуумных диод ов

Электровакуумные диод ы получили название ламповых диод ов. Если рассматривать устройство диод а этого типа, то, прежде всего, это лампа с расположенными внутри двумя электродами. На одном из электродов расположена нить накаливания, которая подогревает его и способствует созданию магнитного поля.

Во время разогрева происходит отделение электронов от катода с последующим их перемещением в сторону анода. Это движение возникает именно из-за образования электрического магнитного поля. При изменении полярности или направлении тока в противоположную сторону, движение электроном прекратится, поскольку в аноде отсутствует нить накаливания. Поэтому, данный вид диод ов наиболее часто используется в стабилизаторах и выпрямителях, при наличии высоковольтных составляющих.