Características y parámetros de diodos rectificadores y universales. Parámetros de diodo rectificador de diodos rectificadores

El propósito principal de los diodos rectificadores es la conversión de voltaje. Pero este no es el único alcance de estos elementos semiconductores. Se instalan en circuitos de conmutación y control, se utilizan en generadores en cascada, etc. Será interesante para los radioaficionados principiantes aprender cómo se organizan estos elementos semiconductores, así como su principio de funcionamiento. Comencemos con las características generales.

Dispositivo y características de diseño.

El elemento estructural principal es un semiconductor. Esta es una placa de un cristal de silicio o germanio, que tiene dos regiones de conductividad p y n. Debido a esta característica de diseño, se le llamó plano.

En la fabricación de un semiconductor, el cristal se procesa de la siguiente manera: para obtener una superficie tipo p, se trata con fósforo fundido y una superficie tipo p se trata con boro, indio o aluminio. Durante el tratamiento térmico, se produce la difusión de estos materiales y el cristal. Como resultado, se forma una región con una unión p-n entre dos superficies con diferente conductividad eléctrica. El semiconductor así obtenido se instala en la carcasa. Esto proporciona protección al cristal contra factores de influencia extraños y promueve la disipación de calor.

Designaciones:

• A es la salida del cátodo.
• B - soporte de cristal (soldado al cuerpo).
• C es un cristal de tipo n.
• D es un cristal de tipo p.
• E - cable que conduce al terminal del ánodo.
• F es un aislante.
• G - cuerpo.
• H - salida de ánodo.

Como ya se mencionó, los cristales de silicio o germanio se utilizan como base de la transición p-n. Los primeros se usan con mucha más frecuencia, esto se debe al hecho de que en las celdas de germanio el valor de las corrientes inversas es mucho más alto, lo que limita significativamente el voltaje inverso permitido (no supera los 400 V). Mientras que para los semiconductores de silicio, esta característica puede alcanzar hasta 1500 V.

Además, las celdas de germanio tienen un rango de temperatura de funcionamiento mucho más estrecho, que varía de -60 °C a 85 °C. Cuando se supera el umbral de temperatura superior, la corriente inversa aumenta considerablemente, lo que afecta negativamente la eficiencia del dispositivo. Los semiconductores de silicio tienen un umbral superior de aproximadamente 125°C-150°C.

Clasificación de potencia

La potencia de los elementos está determinada por la corriente continua máxima permitida. De acuerdo con esta característica, se adopta la siguiente clasificación:

Lista de características principales

A continuación se muestra una tabla que describe los principales parámetros de los diodos rectificadores. Estas características se pueden obtener de la ficha técnica (descripción técnica del elemento). Como regla general, la mayoría de los radioaficionados recurren a esta información en los casos en que el elemento indicado en el diagrama no está disponible, lo que requiere encontrar un análogo adecuado para él.

Tenga en cuenta que, en la mayoría de los casos, si necesita encontrar un análogo de un diodo en particular, los primeros cinco parámetros de la tabla serán suficientes. En este caso, es conveniente tener en cuenta el rango de temperatura de funcionamiento del elemento y la frecuencia.

Principio de funcionamiento

La forma más sencilla de explicar el principio de funcionamiento de los diodos rectificadores es con un ejemplo. Para hacer esto, simulamos un circuito de un rectificador de media onda simple (ver 1 en la Fig. 6), en el que la energía se suministra desde una fuente de corriente alterna con voltaje U IN (gráfico 2) y pasa por VD a la carga R .

Durante el medio ciclo positivo, el diodo está en la posición abierta y pasa corriente a través de sí mismo hacia la carga. Cuando llega el turno del medio ciclo negativo, el dispositivo se bloquea y no se suministra energía a la carga. Es decir, es como si se cortara la media onda negativa (de hecho, esto no es del todo cierto, ya que en este proceso siempre hay una corriente inversa, su valor está determinado por la característica I arr).

Como resultado, como se puede ver en el gráfico (3), en la salida obtenemos pulsos que consisten en semiciclos positivos, es decir, corriente continua. Este es el principio de funcionamiento de los elementos semiconductores rectificadores.

Tenga en cuenta que el voltaje pulsado en la salida de dicho rectificador solo es adecuado para alimentar cargas de bajo ruido, un ejemplo es un cargador para una batería de linterna ácida. En la práctica, este esquema es utilizado solo por los fabricantes chinos para que sus productos sean lo más baratos posible. En realidad, la sencillez del diseño es su único polo.

Las desventajas de un rectificador de diodo único incluyen:

• Bajo nivel de eficiencia, dado que se cortan los semiciclos negativos, la eficiencia del dispositivo no supera el 50%.
• El voltaje de salida es aproximadamente la mitad que el de entrada.
• Alto nivel de ruido, que se manifiesta en forma de un zumbido característico con la frecuencia de la fuente de alimentación. Su razón es la desmagnetización asimétrica del transformador reductor (por lo que es mejor usar un condensador de extinción para tales circuitos, que también tiene sus lados negativos).

Tenga en cuenta que estas deficiencias se pueden reducir un poco, para ello basta con hacer un filtro simple a base de un electrolito de alta capacidad (1 en la Fig. 7).

El principio de funcionamiento de dicho filtro es bastante simple. El electrolito se carga durante el semiciclo positivo y se descarga cuando es el semiciclo negativo. En este caso, la capacitancia debe ser suficiente para mantener el voltaje en la carga. En este caso, los impulsos se suavizarán un poco, aproximadamente como se muestra en el gráfico (2).

La solución anterior mejorará un poco la situación, pero no mucho, si funciona con un rectificador de media onda de este tipo, por ejemplo, los altavoces activos de la computadora, escucharán un fondo característico. Para solucionar el problema, se requerirá una solución más radical, a saber, un puente de diodos. Considere el principio de funcionamiento de este esquema.

El dispositivo y el principio de funcionamiento del puente de diodos.

La diferencia esencial entre un circuito de este tipo (de una sola media onda) es que el voltaje se aplica a la carga en cada medio ciclo. El circuito de conmutación de los elementos rectificadores de semiconductores se muestra a continuación.

Como se puede ver en la figura anterior, el circuito involucra cuatro elementos semiconductores rectificadores, que están conectados de tal manera que solo dos de ellos funcionan durante cada medio ciclo. Describamos en detalle cómo se lleva a cabo el proceso:

• Un voltaje alterno Uin llega al circuito (2 en la Fig. 8). Durante el semiciclo positivo se forma la siguiente cadena: VD4 - R - VD2. En consecuencia, VD1 y VD3 están en la posición bloqueada.
• Cuando llega la secuencia del semiciclo negativo, debido a que la polaridad cambia, se forma un circuito: VD1 - R - VD3. En este momento, VD4 y VD2 están bloqueados.
• Para el próximo período, el ciclo se repite.

Como se puede ver en el resultado (gráfico 3), ambos semiciclos están involucrados en el proceso y no importa cómo cambie el voltaje de entrada, atraviesa la carga en una dirección. Este principio de funcionamiento del rectificador se denomina onda completa. Sus ventajas son obvias, te las enumeramos:

• Dado que ambos semiciclos están involucrados en el trabajo, la eficiencia aumenta significativamente (casi el doble).
• La ondulación en la salida del circuito puente también duplica la frecuencia (en comparación con la solución de media onda).
• Como puede verse en el gráfico (3), el nivel de huecos disminuye entre pulsos, por lo que será mucho más fácil que el filtro los suavice.
• El voltaje en la salida del rectificador es aproximadamente el mismo que en la entrada.

La interferencia del circuito del puente es insignificante y se vuelve aún menor cuando se usa un tanque electrolítico de filtrado. Debido a esto, dicha solución se puede utilizar en fuentes de alimentación para casi todos los diseños de radioaficionados, incluidos aquellos que utilizan componentes electrónicos sensibles.

Tenga en cuenta que no es necesario usar cuatro elementos semiconductores rectificadores, es suficiente tomar un ensamblaje listo para usar en una caja de plástico.

Tal paquete tiene cuatro salidas, dos para entrada y el mismo número para salida. Las patas a las que se conecta el voltaje de CA están marcadas con un signo "~" o las letras "CA". En la salida, el tramo positivo está marcado con un símbolo "+", respectivamente, el tramo negativo está marcado con un "-".

En el diagrama del circuito, dicho ensamblaje generalmente se designa como un rombo, con una representación gráfica del diodo ubicado en el interior.

La pregunta de qué es mejor usar el conjunto o los diodos individuales no puede responderse sin ambigüedades. No hay diferencia en la funcionalidad entre ellos. Pero el montaje es más compacto. Por otro lado, si falla, solo un reemplazo completo ayudará. Si en este caso se utilizan elementos separados, es suficiente reemplazar el diodo rectificador defectuoso.

Los diodos rectificadores son uno de los tipos más comunes de diodos semiconductores. El funcionamiento de los diodos rectificadores se basa sobre el fenómeno de la unión p-n de conducción unidireccional Están diseñados para convertir CA a CC. Los diodos rectificadores se caracterizan por una pequeña resistencia en estado conductor, lo que permite el paso de grandes corrientes. Para una rectificación eficiente, los diodos rectificadores deben proporcionar la corriente rectificada más alta y un voltaje inverso alto. Para obtener una gran corriente directa, los diodos rectificadores se fabrican con una gran área de contacto, es decir, planar Por lo general, el voltaje inverso permitido es 75 ... 80% del voltaje de ruptura. Se proporciona un gran voltaje inverso permisible debido a la gran resistividad de la región base del material semiconductor. En la gran mayoría de los casos, los diodos rectificadores funcionan a frecuencias industriales (50 y 400 Hz), el límite superior de las frecuencias de funcionamiento, por regla general, no supera los 20 kHz.

Los diodos rectificadores están hechos principalmente de germanio y silicio. La Figura 1.1 muestra el diseño de un diodo de aleación de baja potencia y su designación simbólica, y la Figura 1.2 muestra el voltaje

Figura 1.1. Designación gráfica condicional a) y el diseño de un diodo de baja potencia b).

Características en amperios de diodos rectificadores semiconductores de germanio a) y silicio b) para dos temperaturas. Del análisis de estas características, se puede observar que:

La rama directa de la característica corriente-voltaje de los diodos de silicio se encuentra más a la derecha que la de los de germanio. Por lo tanto, el voltaje umbral en el que se observa una corriente directa notable para un diodo de silicio es más alto que el germanio, lo que empeora un poco las propiedades de rectificación de los diodos de silicio, especialmente cuando se rectifican voltajes con una amplitud pequeña;

A temperatura ambiente, la corriente inversa de los diodos de silicio es mucho menor que la de los diodos de germanio, debido a la menor

concentración de portadores minoritarios en un semiconductor de silicio;

Figura 1.2. Características corriente-voltaje de germanio a) y silicio b) diodos semiconductores rectificadores para dos temperaturas

Las características de corriente-voltaje de los diodos dependen significativamente de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, aumenta la generación de pares de portadores de corriente, lo que provoca un aumento en la conductividad intrínseca del semiconductor, las corrientes directa e inversa crecen, y la corriente inversa crece mucho más rápido que la corriente directa, y el diodo pierde su propósito principal - conducción unidireccional. Se ha establecido que la corriente inversa aumenta 2 veces para los diodos de germanio y 2,5 veces para los diodos de silicio con un aumento de la temperatura por cada 10 0 C;

El efecto de la temperatura sobre las características de los diodos semiconductores hechos de germanio y silicio es diferente, y para ellos existe un cierto rango de temperaturas permisibles. Para diodos de germanio, este intervalo es -60 ... + 70 0 С, y para diodos de silicio -60 ... + 120 0 С;

El valor del voltaje de ruptura de los diodos de silicio es más alto que el de los diodos de germanio, mientras que en los diodos de germanio el mecanismo de ruptura suele ser térmico y en los diodos de silicio es eléctrico debido a la ruptura por avalancha.

Para la fabricación de diodos rectificadores se prefiere el silicio, que tiene una temperatura admisible más alta y un precio más bajo en comparación con el germanio. Sin embargo, en los rectificadores de bajo voltaje y alta potencia, los diodos de germanio son preferibles porque tienen un voltaje de umbral más bajo que los de silicio. En algunos casos, los rectificadores de alta potencia usan diodos Schottky, que usan un contacto rectificador de metal a semiconductor. Están hechos a base de silicio; Debido al voltaje de umbral más bajo (0,3 V en lugar de 0,7 V para los diodos de silicio convencionales), los diodos Schottky brindan una mayor eficiencia, especialmente en rectificadores de bajo voltaje.

Los parámetros que caracterizan las propiedades de los diodos rectificadores se dividen en estático Y dinámica. Los estáticos son:

Corriente directa de CC yo pr a un voltaje directo dado V pr en el diodo;

Valor de corriente inversa yo llego a un valor dado de voltaje inverso Var arr;

Rango de temperatura de trabajo ;

Salida de potencia , Dónde carril T Y T cor son las temperaturas de la unión y del cuerpo del diodo, RT- carcasa de transición de resistencia térmica;

Corriente directa de diodo máxima permitida Yo pr.mak, que, según el diodo, puede oscilar entre varias decenas metro Y hasta varios A A;

Voltaje inverso máximo permitido Var arr. amapola, que es de hasta 400 V para diodos de germanio y de hasta 1000 V para diodos de silicio;

Máxima disipación de potencia, donde I es la corriente que fluye a través del diodo; V es el voltaje aplicado al diodo;

Resistencia DC en un punto de operación dado .

Las opciones dinámicas incluyen:

Corriente rectificada media yo prsr- valor medio de la corriente directa del período;

Tensión directa media V prsr a un valor dado de la corriente directa promedio;

Frecuencia máxima amapola, en la que yo prsr disminuye por un factor en comparación con la baja frecuencia;

Capacitancia máxima del diodo con amapola;

Resistencia interna o diferencial del diodo en el punto de funcionamiento , donde - incremento de voltaje e - incrementos de corriente cerca del punto de operación;

Relación de rectificación a un voltaje dado .

De acuerdo con la corriente rectificada promedio, los diodos rectificadores se dividen en tres grupos:

Bajo consumo (para corriente de hasta 0,3 A);

Media potencia (para corriente de 0,3 a 10A);

Potente (para corriente superior a 10A).

Los diodos rectificadores y sus modos de funcionamiento deben elegirse de forma que la potencia disipada en la unión no supere la potencia disipada. Se puede ver a partir de la característica corriente-voltaje (Fig. 1.2) que incluso a voltajes directos relativamente bajos (menos de un voltio), la corriente directa alcanza un valor significativo y, para evitar la ruptura térmica, es necesario limitar el valor actual para que se cumpla la condición.

La ruptura térmica también se puede evitar eliminando el calor generado, que en un diodo de baja potencia se lleva a cabo directamente por la carcasa, en diodos de potencia media, mediante dispositivos especiales, radiadores en los que está montado el diodo y en diodos de alta potencia. Se utiliza aire forzado de diodos o refrigeración por agua.

Además de los diodos rectificadores discretos en equipos electrónicos, bloques rectificadores, representando estructuralmente un dispositivo completo, que consta de varios diodos rectificadores conectados de acuerdo con un esquema determinado. Estos incluyen circuitos de puente, multiplicadores de voltaje, conjuntos de diodos, etc. En alta tensión se utilizan rectificadores enderezar postes, en el que los diodos rectificadores, generalmente de silicio, se conectan en serie y se ensamblan en una sola estructura con dos terminales.

El principio de funcionamiento, las características principales de los diodos rectificadores de semiconductores se pueden considerar utilizando su característica de voltaje de corriente (CVC), que se muestra esquemáticamente en la Figura 1.

Tiene dos ramas, correspondientes al encendido directo e inverso del diodo.

Cuando el diodo rectificador se enciende directamente, una corriente notable comienza a fluir a través de él cuando se alcanza un cierto voltaje Uabierto en el diodo. Esta corriente se llama Ipr directa. Sus cambios tienen poco efecto sobre el voltaje Uopen, por lo que para la mayoría de los cálculos puede tomar su valor:

• 0,7 voltios para diodos de silicio,
• 0,3 voltios - para germanio.

Naturalmente, la corriente continua del diodo no se puede aumentar hasta el infinito, en su cierto valor Ipr.max, este dispositivo semiconductor fallará. Por cierto, hay dos fallas principales en los diodos semiconductores:

• ruptura: el diodo comienza a conducir corriente en cualquier dirección, es decir, se convertirá en un conductor ordinario. Además, primero se produce una ruptura térmica (este estado es reversible), luego uno eléctrico (después de eso, el diodo se puede desechar de manera segura),
• acantilado: aquí, creo, las explicaciones son superfluas.

Si el diodo está conectado en la dirección opuesta, fluirá a través de él una pequeña corriente inversa Irev, que, por regla general, puede despreciarse. Cuando se alcanza un cierto valor del voltaje inverso Uobr, la corriente inversa aumenta bruscamente, el dispositivo, nuevamente, falla.

Los valores numéricos de los parámetros considerados para cada tipo de diodo son individuales y son sus principales características eléctricas. Debo señalar que hay una serie de otros parámetros (autocapacitancia, varios coeficientes de temperatura, etc.), pero para empezar, los enumerados serán suficientes.

Aquí propongo terminar con pura teoría y considerar algunos esquemas prácticos.

ESQUEMA DE CONEXIÓN DE DIODOS

Para empezar, veamos cómo funciona un diodo en un circuito de corriente CC (Fig. 2) y CA (Fig. 3), que debe tenerse en cuenta al encender los diodos de una forma u otra.

Cuando se aplica un voltaje constante directo al diodo, comienza a fluir una corriente a través de él, determinada por la resistencia de carga Rl. Dado que no debe exceder el valor máximo permitido, se debe determinar su valor y luego se debe seleccionar el tipo de diodo:

Ipr \u003d Un / Rn - todo es simple - esta es la ley de Ohm.

Un=U-Uopen - ver el principio del artículo. A veces se puede despreciar el valor de Uopen, hay ocasiones en las que se debe tener en cuenta, por ejemplo, a la hora de calcular el diagrama de conexión del LED.

Esto es lo más importante para recordar.

Ahora, varios esquemas de conexión de diodos que a menudo se encuentran en la práctica.

Sin duda, el circuito de puente de diodos utilizado en todo tipo de rectificadores es el líder aquí (Figura 4). Puede verse diferente, el principio de funcionamiento es el mismo, creo que todo está claro en la imagen. Por cierto, la última opción es el símbolo del puente de diodos en su conjunto. Se utiliza para simplificar la designación de los dos esquemas anteriores.

1. Los diodos pueden actuar como elementos de "desacoplamiento". Las señales de control Upr1 y Upr2 se combinan en el punto A y no hay influencia mutua entre sus fuentes. Por cierto, esta es la implementación más simple del esquema lógico "o".
2. Protección contra inversión de polaridad (jerga - "protección contra tontos"). Si existe la posibilidad de una conexión incorrecta de la polaridad del voltaje de suministro, este circuito protege el dispositivo contra fallas.
3. Transición automática a la alimentación desde una fuente externa. Dado que el diodo se "abre" cuando el voltaje a través de él alcanza Uopen, entonces en siguiente la alimentación se suministra desde una fuente interna, de lo contrario, se conecta una externa.

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Diodo- un dispositivo semiconductor de dos electrodos con una unión p-n, que tiene conductividad de corriente unilateral. Hay muchos tipos diferentes de diodos: diodos rectificadores, de pulso, de túnel, invertidos, de microondas, así como diodos zener, varicaps, fotodiodos, LED, etc.

El funcionamiento de un diodo rectificador se explica por las propiedades de la unión eléctrica p-n.

Cerca del límite de dos semiconductores, se forma una capa que carece de portadores de carga móviles (debido a la recombinación) y tiene una alta resistencia eléctrica, la denominada capa de barrera. Esta capa determina la diferencia de potencial de contacto (barrera de potencial).

Si se aplica un voltaje externo a la unión p-n, que crea un campo eléctrico en la dirección opuesta al campo de la capa eléctrica, entonces el grosor de esta capa disminuirá y con un voltaje de 0,4 - 0,6 V la capa de bloqueo desaparecerá. , y la corriente aumentará significativamente (esta corriente se llama directa).

Cuando se conecta un voltaje externo de diferente polaridad, la capa de bloqueo aumentará y la resistencia de la unión p-n aumentará, y la corriente debida al movimiento de los portadores de carga minoritarios será insignificante incluso a voltajes relativamente altos.

La corriente directa del diodo es creada por el principal y la corriente inversa es creada por los portadores de carga minoritarios. El diodo pasa corriente positiva (directa) en la dirección del ánodo al cátodo.

En la fig. 1 muestra la designación gráfica convencional (UGO) y las características de los diodos rectificadores (sus características de corriente-voltaje ideales y reales). La curvatura visible en la característica corriente-voltaje del diodo (CVC) en el origen de las coordenadas está asociada con diferentes escalas de corrientes y voltajes en el primer y tercer cuadrante del gráfico. Dos terminales del diodo: el ánodo A y el cátodo K no se indican en la UGO y se muestran en la figura para mayor claridad.

En la característica corriente-voltaje de un diodo real, se indica el área de ruptura eléctrica, cuando con un pequeño aumento en el voltaje inverso, la corriente aumenta bruscamente.

La avería eléctrica es un fenómeno reversible. Al regresar al área de trabajo, el diodo no pierde sus propiedades. Si la corriente inversa supera un cierto valor, la falla eléctrica se convertirá en una falla térmica irreversible con la falla del dispositivo.

Arroz. 1. Diodo rectificador de semiconductores: a - imagen gráfica condicional, b - característica ideal de corriente-voltaje, c - característica real de corriente-voltaje

La industria produce principalmente diodos de germanio (Ge) y silicio (Si).

diodos de silicio tener bajas corrientes inversas, mayor temperatura de funcionamiento (150 - 200 °C frente a 80 - 100 °C), soportar altas tensiones inversas y densidades de corriente (60 - 80 A / cm2 frente a 20 - 40 A / cm2). Además, el silicio es un elemento generalizado (a diferencia de los diodos de germanio, que son elementos de tierras raras).

Arroz. Fig. 4. UGO y la estructura del diodo Schottky: 1 – cristal de silicio inicial de baja resistencia, 2 – capa epitaxial de silicio de alta resistencia, 3 – región de carga volumétrica, 4 – contacto metálico

Se aplica un electrodo de metal a la superficie de la capa epitaxial, lo que asegura el enderezamiento pero no inyecta portadores menores en la región de la base (la mayoría de las veces, oro). Debido a esto, estos diodos no tienen procesos tan lentos como la acumulación y reabsorción de portadores minoritarios en la base. Por lo tanto, la inercia de los diodos Schottky no es alta. Está determinado por el valor de la capacidad de barrera del contacto rectificador (1 - 20 pF).

Además, los diodos Schottky tienen una resistencia en serie mucho más baja que los diodos rectificadores, ya que la capa de metal tiene una resistencia baja en comparación con cualquier semiconductor incluso muy dopado. Esto le permite usar diodos Schottky para rectificar corrientes significativas (decenas de amperios). Por lo general, se utilizan para conmutar fuentes de alimentación secundarias para rectificar voltajes de alta frecuencia (frecuencia de hasta varios MHz).

Potapov L. A.

Un diodo rectificador es un dispositivo que conduce la corriente en una sola dirección. Su diseño se basa en una unión p-n y dos salidas. Tal diodo cambia la corriente de alterna a directa. Además, se practican ampliamente en circuitos de multiplicación de voltaje, circuitos donde no existen requisitos estrictos para los parámetros de la señal en tiempo y frecuencia.

• Principio de funcionamiento
• Parámetros básicos del dispositivo
• Circuitos rectificadores
• Dispositivos de pulso
• Electrodomésticos importados

Principio de funcionamiento

El principio de funcionamiento de este dispositivo se basa en las características de la unión p-n. Cerca de las uniones de dos semiconductores hay una capa en la que no hay portadores de carga. Esta es la capa de barrera. Su resistencia es grande.

Cuando una capa se expone a un cierto voltaje alterno externo, su grosor se vuelve más pequeño y luego desaparece por completo. La corriente creciente se llama corriente continua. Pasa del ánodo al cátodo. Si el voltaje alterno externo tiene una polaridad diferente, entonces la capa de bloqueo será más grande, la resistencia aumentará.

Tipos de dispositivos, su designación.

Por diseño, existen dos tipos de dispositivos: puntuales y planos. En la industria, el silicio (designación - Si) y el germanio (designación - Ge) son los más comunes. Los primeros tienen una temperatura de funcionamiento más alta. La ventaja de este último es una pequeña caída de voltaje con corriente continua.

El principio de designación de diodos es un código alfanumérico:

• El primer elemento es la designación del material del que está hecho;
• El segundo define una subclase;
• El tercero denota posibilidades de trabajo;
• El cuarto es el número de serie del desarrollo;
• Quinto - la designación de clasificación por parámetros.

La característica de corriente-voltaje (CVC) de un diodo rectificador se puede representar gráficamente. Se puede ver en el gráfico que el CVC del dispositivo no es lineal.

En el cuadrante inicial de la característica corriente-voltaje, su rama directa refleja la conductividad más alta del dispositivo cuando se le aplica una diferencia de potencial directo. La rama inversa (tercer cuadrante) del CVC refleja la situación de baja conductividad. Esto sucede cuando la diferencia de potencial se invierte.

Las características reales de voltios-amperios están sujetas a la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, la diferencia de potencial directo disminuye.

Del gráfico de la característica corriente-voltaje, se deduce que a baja conductividad, no pasa corriente a través del dispositivo. Sin embargo, a un cierto valor del voltaje inverso, se produce una ruptura por avalancha.

El CVC de los dispositivos de silicio es diferente del de germanio. Las características I–V se dan dependiendo de varias temperaturas ambientales. La corriente inversa de los dispositivos de silicio es mucho menor que la de los dispositivos de germanio. De las curvas I-V se deduce que aumenta al aumentar la temperatura.

La propiedad más importante es la marcada asimetría del CVC. Con polarización directa - alta conductividad, con inversa - baja. Es esta propiedad la que se utiliza en los rectificadores.

Al analizar las características del instrumento, se debe tener en cuenta: se tienen en cuenta cantidades tales como el factor de rectificación, la resistencia y la capacitancia del dispositivo. Estos son parámetros diferenciales.

Refleja la calidad del rectificador.

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Se puede calcular: será igual a la relación entre la corriente continua del dispositivo y la inversa. Este cálculo es aceptable para un dispositivo ideal. El valor del factor de rectificación puede alcanzar varios cientos de miles. Cuanto más grande es, mejor hace el rectificador su trabajo.

Parámetros básicos del dispositivo

¿Qué parámetros caracterizan los dispositivos? Principales parámetros de los diodos rectificadores:

• El valor más alto de la corriente directa promedio;
• El valor más alto permitido del voltaje inverso;
• La frecuencia de diferencia de potencial máxima permitida para una corriente directa dada.

Según la corriente directa máxima, los diodos rectificadores se dividen en:

• Dispositivos de bajo consumo. Tienen un valor de corriente directa de hasta 300 mA;
• Diodos rectificadores de media potencia. Rango de corriente continua de 300 mA a 10 A;
• Potencia (alta potencia). Valor superior a 10 A.

Hay dispositivos de potencia que dependen de la forma, material, tipo de instalación. Los más comunes son:

• Dispositivos de potencia de potencia media. Sus parámetros técnicos le permiten trabajar con voltajes de hasta 1,3 kilovoltios;
• Potencia, alta potencia, capaz de pasar corriente hasta 400 A. Son dispositivos de alto voltaje. Hay diferentes carcasas para diodos de potencia. El tipo de pin y tableta más común.

Circuitos rectificadores

Los esquemas para encender los dispositivos de alimentación son diferentes. Para rectificar la tensión de red, se dividen en monofásicas y multifásicas, de media onda y dos de media onda. La mayoría de ellos son monofásicos. A continuación se muestra el diseño de un rectificador de media onda de este tipo y dos gráficos de voltaje en el diagrama de tiempo.

El voltaje de CA U1 se aplica a la entrada (Fig. a). En el lado derecho del gráfico, está representado por una sinusoide. El estado del diodo es abierto. Una corriente fluye a través de la carga Rn. Con un medio ciclo negativo, el diodo está cerrado. Por lo tanto, solo se aplica a la carga una diferencia de potencial positiva. En la fig. su dependencia del tiempo se refleja en. Esta diferencia de potencial es válida durante medio ciclo. De ahí proviene el nombre del esquema.

El circuito de onda completa más simple consta de dos circuitos de media onda. Para este diseño de rectificación son suficientes dos diodos y una resistencia.

Los diodos pasan solo onda positiva de corriente alterna. La desventaja del diseño es que en el medio ciclo, la diferencia de potencial variable se elimina solo de la mitad del devanado secundario del transformador.

Si se utilizan cuatro diodos en lugar de dos diodos en el diseño, la eficiencia aumentará.

Los rectificadores son ampliamente utilizados en diversas industrias. El dispositivo trifásico se utiliza en generadores de automóviles. Y el uso del alternador inventado contribuyó a la reducción del tamaño de este dispositivo. Además, su fiabilidad ha aumentado.

En los dispositivos de alta tensión, se utilizan mucho los postes de alta tensión, que están compuestos por diodos. Están conectados en serie.

Dispositivos de pulso

Se denomina dispositivo de impulso a un dispositivo en el que el tiempo de transición de un estado a otro es corto. Se utilizan para trabajar en circuitos de impulso. Dichos dispositivos difieren de sus equivalentes rectificadores en las pequeñas capacitancias de las uniones p-n.

Para dispositivos de esta clase, además de los parámetros indicados anteriormente, se debe incluir lo siguiente:

• Impulso máximo de voltajes directos (inversos), corrientes;
• Período de ajuste de voltaje directo;
• El período de recuperación de la resistencia inversa del dispositivo.

Los diodos Schottky se utilizan ampliamente en circuitos de pulsos de alta velocidad.

Electrodomésticos importados

La industria nacional produce una cantidad suficiente de dispositivos. Sin embargo, hoy en día los más demandados son los importados. Se consideran de mayor calidad.

Los dispositivos importados son ampliamente utilizados en los circuitos de televisores y radios. También se utilizan para proteger varios dispositivos en caso de conexión incorrecta (polaridad incorrecta). El número de tipos de diodos importados es diverso. Todavía no existe un reemplazo alternativo completo para ellos con los domésticos.