Maitinimo diodai

Elektronų skylių junginys

Daugumos puslaidininkinių įtaisų veikimo principas pagrįstas reiškiniais ir procesais, vykstančiais ties dviejų skirtingų tipų elektrinio laidumo puslaidininkio sričių – elektrono (n tipo) ir skylės (p tipo) – riba. n tipo srityje vyrauja elektronai, kurie yra pagrindiniai elektros krūvių nešėjai, p srityje – teigiami krūviai (skylės). Riba tarp dviejų skirtingų laidumo tipų sričių vadinama pn sandūra.

Funkciniu požiūriu diodas (1 pav.) gali būti laikomas nekontroliuojamu elektroniniu jungikliu, turinčiu vienpusį laidumą. Diodas yra laidžioje būsenoje (uždarytas jungiklis), jei jam taikoma tiesioginė įtampa.

Ryžiai. 1. Įprastas grafinis diodo žymėjimas

Srovę per iF diodą lemia išorinės grandinės parametrai, o įtampos kritimas puslaidininkio struktūroje yra mažai svarbus. Jei diodui taikoma atvirkštinė įtampa, jis yra nelaidžioje būsenoje (atviras jungiklis) ir per jį teka nedidelė srovė. Diodo įtampos kritimas šiuo atveju nustatomas pagal išorinės grandinės parametrus.

Diodų apsauga

Tipiškiausios diodo elektros gedimų priežastys yra didelis tiesioginės srovės diF / dt padidėjimas įjungus, viršįtampa išjungus, didžiausios tiesioginės srovės vertės viršijimas ir konstrukcijos sulaužymas esant nepriimtinai aukštai atvirkštinei įtampai.

Esant didelėms diF / dt vertėms, diodo struktūroje atsiranda netolygi krūvininkų koncentracija ir dėl to vietinis perkaitimas, o vėliau pažeidžiama konstrukcija. Pagrindinė didelių diF / dt verčių priežastis yra maža induktyvumas grandinėje, kurioje yra tiesioginės įtampos šaltinis ir įjungimo diodas. Norint sumažinti diF / dt reikšmes, su diodu nuosekliai prijungiamas induktyvumas, kuris riboja srovės didėjimo greitį.

Norint sumažinti diodui taikomų įtampų amplitudes, kai grandinė išjungta, naudojamas nuosekliai sujungtas rezistorius R ir kondensatorius C yra vadinamoji RC grandinė, sujungta lygiagrečiai su diodu.

Norint apsaugoti diodus nuo srovės perkrovų avariniais režimais, naudojami greitaeigiai elektros saugikliai.

Pagrindiniai galios diodų tipai

Pagal pagrindinius parametrus ir paskirtį diodai dažniausiai skirstomi į tris grupes: bendrosios paskirties diodai, greito atkūrimo diodai ir Šotkio diodai.

Bendrosios paskirties diodai

Ši diodų grupė išsiskiria didelėmis atvirkštinės įtampos (nuo 50 V iki 5 kV) ir tiesioginės srovės (nuo 10 A iki 5 kA) vertėmis. Diodų masyvi puslaidininkinė struktūra pablogina jų veikimą. Todėl diodų atvirkštinis atkūrimo laikas paprastai yra 25-100 μs diapazone, o tai riboja jų naudojimą grandinėse, kurių dažnis didesnis nei 1 kHz.Paprastai jie dirba pramoniniuose tinkluose, kurių dažnis yra 50 (60) Hz. Nuolatinis įtampos kritimas šios grupės dioduose yra 2,5–3 V.

Maitinimo diodai yra skirtingose ​​pakuotėse. Labiausiai paplitę du vykdymo tipai: smeigtukas ir planšetė (2 pav. a, b).

Ryžiai. 2. Diodų korpusų konstrukcija: a — kaištis; b - tabletė

Greito atkūrimo diodai. Šios grupės diodų gamyboje naudojami įvairūs technologiniai metodai, leidžiantys sumažinti atvirkštinio atkūrimo laiką. Visų pirma naudojamas silicio dopingas, naudojant aukso ar platinos difuzijos metodą.Tai leidžia sutrumpinti atsigavimo laiką iki 3-5 μs. Tačiau tai sumažina leistinas tiesioginės srovės ir atvirkštinės įtampos vertes. Leistinos srovės vertės yra nuo 10 A iki 1 kA, atvirkštinė įtampa - nuo 50 V iki 3 kV. Greičiausių diodų atvirkštinis atkūrimo laikas yra 0,1-0,5 μs. Tokie diodai naudojami impulsinėse ir aukšto dažnio grandinėse, kurių dažnis yra 10 kHz ir didesnis. Šios grupės diodų konstrukcija yra panaši į bendrosios paskirties diodų.

Šotkio diodas

Schottky diodų veikimo principas pagrįstas pereinamojo laikotarpio tarp metalo ir puslaidininkinės medžiagos savybėmis. Galios diodams kaip puslaidininkis naudojamas n tipo išeikvoto silicio sluoksnis. Šiuo atveju pereinamojoje srityje metalinėje pusėje yra neigiamas krūvis, o puslaidininkio pusėje – teigiamas krūvis.

Schottky diodų ypatumas yra tas, kad tiesioginė srovė atsiranda dėl tik pagrindinių nešėjų - elektronų - judėjimo. Mažumos nešlio kaupimosi trūkumas žymiai sumažina Schottky diodų inerciją.Atkūrimo laikas paprastai yra ne daugiau kaip 0,3 μs, tiesioginis įtampos kritimas yra apie 0,3 V. Atbulinės srovės vertės šiuose dioduose yra 2–3 eilėmis didesnės nei p-n sandūros dioduose. Ribojamoji atvirkštinė įtampa paprastai yra ne didesnė kaip 100 V. Jie naudojami aukšto dažnio ir žemos įtampos impulsinėse grandinėse.