Rectifier, Diode Bridge Diagram

Fizične lastnosti pn križišča

Glavni element, uporabljen pri ustvarjanju usmerjevalnega vozlišča, je dioda. V središču njegovega dela je prehod elektronske luknje (p-n).

Konvencionalna definicija je: p-n križišče je območje prostora, ki se nahaja na vmesniku med dvema polprevodnikom različnih tipov. V tem prostoru se tranzicija n-tipa oblikuje v p-vrsto. Vrednost prevodnosti je odvisna od atomske strukture materiala, in sicer od tega, kako trdni atomi držijo elektrone. Atomi v polprevodnikih so razporejeni v obliki rešetke in elektroni z njimi pritrjeni z elektrokemičnimi sili. Sama po sebi je tak material, ki je dielektrični. On ali slabo opravlja tok ali ga sploh ne izvaja. Toda če dodamo atome določenih elementov v rešetko (legiranje), se fizikalne lastnosti takšnega materiala radikalno spremenijo.

Mešani atomi pričenjajo, odvisno od svoje narave, proste elektrone ali luknje. Nastali presežek elektronov tvori negativno energijo, luknje pa pozitivne.

Presežni naboj enega znaka povzroči, da se prevozniki medsebojno odbijajo, medtem ko se regija z nasprotnim polnjenjem nagiba k temu, da jih nariše. Electron, ki se giblje okoli, zavzame prostor, luknjo. Hkrati se na svojem starem mestu oblikuje luknja. Posledično se ustvarjajo dva toka gibanja polnjenja: ena glavna in druga obrnjena. Material z negativnim nabojem uporablja elektrone kot svoje glavne nosilce, imenovan je polprevodnik n-tipa, s pozitivnim polnjenjem pa z luknjami p-tipa. V polprevodnikih obeh tipov manjšinske dajatve tvorijo tok, ki je obraten gibanju glavnih stroškov.

V radijski elektroniki se iz materialov uporabijo germanij in silicij za izdelavo pn križišča. Ko so kristali teh snovi dopirani, se oblikuje polprevodnik z različnimi prevodnostmi. Na primer, uvedba borov vodi k pojavu prostih lukenj in tvorbe prevodnosti p-tipa. Dodajanje fosforja bo, nasprotno, ustvarilo elektronov, polprevodnik pa bo postal n-tip.

Načelo delovanja diode

Dioda je polprevodniška naprava, ki ima majhno upornost za tok v eni smeri in preprečuje njegov prehod v nasprotni smeri. Fizično je dioda sestavljena iz ene p-n povezave. Strukturno je element, ki vsebuje dva izhoda. Pin, priključen na p-območje, se imenuje anoda in katoda je povezana z n-regijo.

Ko deluje dioda, obstaja tri države:

• na zatičih ni signala;
• je pod neposrednim potencialom;
• je pod vplivom inverznega potenciala.

Neposredni potencial se imenuje tak signal, ko je plus pol vira energije priključen na območje p-tipa polprevodnika, z drugimi besedami, polarnost zunanje napetosti sovpada z polariteto glavnih nosilcev. Pri obratnem potencialu je negativni pol povezan s p-regijo in pozitiven na n.

Obstaja potencialna pregrada v regiji spojine n- in p-tipa. Nastane je s kontaktno potencialno razliko in je v uravnoteženem stanju. Višina pregrade ne presega desetine volta in preprečuje, da bi se nosilci gibali v globino materiala.

Če je na napravo priključena neposredna napetost, se vrednost potencialne pregrade zmanjša in praktično ne upre trenutnemu pretoku. Njena vrednost se poveča in je odvisna samo od odpornosti p- in n-regij. Ko uporabimo inverzni potencial, se vrednost pregrade poveča, ker elektroni zapustijo n-regijo in iz p-območja luknje. Plasti so izčrpane in odpornost pregrade do prehoda toka narašča.

Glavni indikator elementa je trenutna napetostna karakteristika. Prikazuje razmerje med potencialom, ki se nanjo nanaša, in trenutnim tokom. Ta značilnost je predstavljena v obliki grafikona, na katerem so označeni napotki za pretok in povratni tok.

Preprosto usmerni tokokrog

Sinusoidna napetost je periodični signal, ki se spreminja s časom. Z matematičnega vidika je opisana s funkcijo, v kateri izvor koordinata ustreza času, ki je enak nič. Signal je sestavljen iz dveh pol-valov. Polovični val v zgornjem delu koordinat glede na nič se imenuje pozitiven pol-obdobje, v spodnjem delu pa negativen.

Ko se napetost izmenične napetosti prenese na diodo prek bremena, ki je priključen na njegove sponke, začne teči tok. Ta tok je posledica dejstva, da se dioda odpre, ko prispe pozitivni polovični cikel vhodnega signala. V tem primeru se na anodo uporabi pozitivni potencial in negativno na katodo. Ko se val spremeni v negativni polkrog, je dioda zaklenjena, ker se polarnost signala spremeni na njegovih sponkah.

Tako se izkaže, da dioda odreza negativni pol-val, ne pusti, da prehaja na obremenitev, in na njej se pojavi impulzivni tok samo ene polarnosti. Odvisno od frekvence uporabljene napetosti in industrijskih omrežij je 50 Hz, tudi razdalja med impulzi se spreminja. Ta tip toka se imenuje rektificiran, sam proces pa je polvivalentni popravek.

Z rektificiranjem signala s pomočjo ene same diode je mogoče hraniti obremenitev, ki ne nalaga posebnih zahtev glede kakovosti napetosti. Na primer, žarilna nitka. Ampak, če se na primer napaja sprejemnik, se pojavi nizkofrekvenčna utripanja, vir katerega bo vrzel, ki se pojavi med impulzi. Do neke mere, da bi se znebili pomanjkljivosti polvalne rektifikacije, vzporedno uporabljamo kondenzator, ki je vzporeden z diodo. Ta kondenzator bo napolnjen, če bodo impulzi prejeti in izpraznjeni v odsotnosti impulzov. Torej, večja je vrednost kapacitivnosti kondenzatorja, tok na obremenitvi bo bolj gladek.

Toda največja kakovost signala je mogoče doseči, če se za izravnavo istočasno uporabita dva polovična valovanja. Naprava, ki omogoča, da se to uresniči, se imenuje diode most ali na drug način se odpravi.

Diode most

Takšna naprava je električni aparat, ki služi za pretvorbo izmeničnega toka v konstantno enoto. Besedna zveza "diode most" je sestavljena iz besede "diode", kar pomeni uporabo diode v njem. Dvodelni usmerjevalnik vezja je odvisen od AC omrežja, na katerega je priključen. Omrežje je lahko:

• enofazni;
• trifazno.

Odvisno od tega se popravljalni most imenuje most Gretz ali usmerjevalnik Larionov. V prvem primeru se uporabljajo štiri diode, v drugem primeru pa je naprava že sestavljena pri šestih.

Prva shema usmernika je bila sestavljena na radijskih ceveh in se je obravnavala kot zapletena in draga rešitev. Toda z razvojem polprevodniške tehnologije je mostni most popolnoma zamenjal alternativne načine za popravek signala. Namesto diode so redki, vendar še vedno uporabljajo drogove selena.

Oblika in značilnosti naprave

Mostni usmernik je izdelan iz sklopa posameznih diod ali livnega ohišja s štirimi priključki. Telo je lahko ravno ali cilindrično. V skladu s sprejetim standardom ikone na telesu naprave kažejo priključke za priključitev AC napetosti in izhodnega konstantnega signala. Usmerniki, ki imajo ohišje z luknjo, so zasnovani za vgradnjo na radiator. Glavne značilnosti mostiča za usmernike so:

1. Največji neposredni stres. To je največja vrednost, pri kateri parametri naprave ne presegajo omejitev dovoljenih.
2. Največja dovoljena obratna napetost. To je največja impulzna napetost, pri kateri most traja dlje časa in deluje zanesljivo.
3. Najvišji obratovalni rektifikacijski tok. Označuje povprečni tok, ki teče skozi most.
4. Največja frekvenca. Pogostost napetosti na mostu, pri kateri naprava deluje učinkovito in ne presega dovoljenega ogrevanja.

Prekoračitev vrednosti lastnosti usmernika povzroči močno zmanjšanje njene življenjske dobe ali razčlenitev p-n križanj. Takšen trenutek je treba omeniti, da so vsi parametri diode označeni za temperaturo okolja 20 stopinj. Pomanjkljivosti pri uporabi sheme rektifikacije mostov vključujejo večji padec napetosti v primerjavi s polavtomatskim vezjem in nižjo vrednost učinkovitosti. Za zmanjšanje izgube in zmanjšanje ogrevanja se mostovi pogosto uporabljajo z uporabo hitrih Schottkyjevih diode.

Diagram povezave naprave

Na električnih vezjih in tiskanih vezjih je dioda usmernik označen kot simbol diode ali latinično. Če je usmernik sestavljen iz posameznih diod, se poleg vsakega doda oznaka VD in številka, ki označuje redno število diode v vezju. Napisi VDS ali BD se redko uporabljajo.

Diodni usmernik se lahko poveže neposredno z omrežjem 220 voltov ali po transformatorju navzdol, vendar preklopni krog ostane nespremenjen.

Ko signal prejema v vsakem polkrogu, tok lahko teče le s parom diod in nasprotni par se zaklene za to. Za pozitivni polovični cikel sta VD2 in VD3 odprta, za negativne VD1 in VD4. Posledično bo izhod dobil stalen signal, vendar se bo njegova frekvenca pulziranja podvojila. Da bi zmanjšali valovitost izhodnega signala, se uporablja vzporedna povezava kondenzatorja C1, kot v primeru ene same diode. Tovrsten kondenzator se imenuje tudi anti-aliasing.

Ampak zgodi se, da je mostni most postavljen ne le v izmenično omrežje, temveč je povezan tudi z že poravnanim mostom. Za to, kar potrebuje diodni most v takem krogu, postane jasno, ali ste pozorni na to, kateri tokokrogi uporabljajo takšno vključitev. Te sheme vključujejo uporabo občutljivih radioelementov pri obračanju polarnosti ponudbe. Uporaba mostu omogoča preprosto, vendar učinkovito zaščito pred "bedakom". Če je polarnost napajanja nepravilno priključena, radijski elementi, nameščeni za mostom, ne bodo neuspešni.

Preverjanje zmogljivosti

Ta tip elektronske naprave je mogoče preveriti brez izhlapevanja iz vezja, saj v zasnovi naprave ni mogoče uporabiti šuntov. V primeru usmernika, sestavljenega iz diode, se vsaka dioda pregleda ločeno. In v primeru monolitnega telesa se meritve opravijo v vseh štirih svojih sklepih.

Bistvo testa je zmanjšano na barvanje z multimetrom diode za kratek stik. Za to so izvedeni naslednji ukrepi:

1. Multimeter preklopi na vdolbinski način diode ali upornost.
2. Vtikač ene žice (črna) se vstavi v skupno vtičnico preskuševalnika, drugi pa (rdeča) v vtičnico za preverjanje upora.
3. Pisalo, ki ga povezuje črna žica, se dotakne prve noge in sonde rdeče žice do tretjega priključka. Preizkuševalnik naj bi prikazal neskončnost in če spremenite polarnost žic, bo multimeter pokazal odpornost prehoda.
4. Minus testerja se napaja v četrto nogo in plus tretji. Multimetri bodo pokazali odpornost, če je polarnost obrnjena, neskončnost.
5. Minus prva noga, plus druga. Preizkuševalec bo prikazal odprt prehod, s spremembo - zaprt.

Tako pričevanje preizkuševalca govori o pravičnosti usmernika. V odsotnosti multimeterja lahko uporabite običajen voltmeter. Toda hkrati je potrebno napajanje na vezje in merjenje napetosti na gladilnem kondenzatorju. Njegova vrednost bi morala presegati vložek za 1,4-krat.