Usměrňovací diody: označení, princip činnosti, proudově-napěťová charakteristika
Usměrňovací diody jsou polovodičová zařízení, která mají jeden p-n přechod a dva kovové vývody. Celý systém je umístěn v plastovém, kovovém, skleněném nebo metalokeramickém pouzdře. Navrženo pro přeměnu střídavého proudu na stejnosměrný proud.
Označení a dekódování diod
Označení usměrňovací diody ve schématu podle „GOST 2.730-73 ESKD. Konvenční grafické symboly v diagramech. „Polovodičová zařízení“. Dodatek k této GOST specifikuje rozměry v modulární mřížce. Vypadá to takto:
Existují různé možnosti pro označení diod.
Podle OST 11366.919-81 následující alfanumerické označení:
- 1) první písmeno nebo číslo označuje materiál:
- 1 (G) — germanium Ge
- 2 (K) – křemík Si
- 3 (A) – gallium Ga
- 4 (já) – indium In
Například pro usměrňovací diody (D):
101. 199 – nízkopříkonové diody s konstantním nebo průměrným propustným proudem menším než 0,3 A.
201. 299 – středně výkonné diody s konstantním nebo průměrným propustným proudem od 0,3 do 10 A.
Existují také vysoce výkonné diody s proudem vyšším než 10A. Odvod tepla pro diody s nízkým výkonem se provádí přes pouzdro, pro diody se středním a vysokým výkonem přes chladiče.
Do roku 1982 existovala jiná klasifikace:
- první D – charakterizoval celou třídu diod
- pak přišel digitální kód:
- od 1 do 100 – pro bodové germaniové diody
- od 101 do 200 – pro bodové křemíkové diody
- od 201 do 300 – pro planární křemíkové diody
- od 301 do 400 – pro planární germaniové diody
- od 401 do 500 – pro mikrovlnné směšovací detektory
- od 501 do 600 – pro multiplikační diody
- od 601 do 700 – pro videodetektory
- od 701 do 749 – pro parametrické germaniové diody
- od 750 do 800 – pro parametrické křemíkové diody
- od 801 do 900 – pro zenerovy diody
- od 901 do 950 – pro varikapy
- od 951 do 1000 – pro tunelové diody
- od 1001 do 1100 – pro póly usměrňovače
JEDEC systém (USA)
- první číslice je počet pn přechodů (1 – dioda; 2 – tranzistor; 3 – tyristor)
- pak N (číslo typu) a sériové číslo
- poté může být několik čísel o hodnocení a jednotlivých charakteristikách diody
Pro Electron System (Evropa)
Podle tohoto systému se zařízení dělí na průmyslová a domácí. Zařízení pro domácnost jsou kódována dvěma písmeny a třemi čísly od 100 do 999. Průmyslová zařízení budou mít tři písmena a dvě čísla od 10 do 99. Pro diody:
Systém JIS (Japonsko)
Používá se v asijských a tichomořských zemích.
- první číslice je počet přechodů (0 – fototranzistor, fotodioda; 1 – dioda; 2 – tranzistor; 3 – tyristor)
- dále písmeno S (semiconductors) – polovodič
- pak písmeno odpovídající typu zařízení:
- A — RF tranzistory pnp
- B — Nízkofrekvenční pnp tranzistory
- С — HF npn tranzistory
- D — NPN nízkofrekvenční tranzistory
- E – diody
- F – tyristory
- G – Gunnovy diody
- H – unijunkční tranzistory
- J — P-kanálové tranzistory s efektem pole
- K — n-kanálové tranzistory s efektem pole
- M – symetrické tyristory
- Q – světelné diody
- R – usměrňovací diody
- S — malé signální diody
- T – lavinové diody
- V — varikapy, kolíkové diody, diody akumulující náboj
- Z – zenerovy diody, stabilizátory, omezovače
V našem případě to bude písmeno R.
- Reg. číslo zařízení
- Úprava zařízení
- Dále může být index popisující speciální vlastnosti.
Existují také speciální označení od výrobců, která se liší od výše uvedených.
Princip činnosti usměrňovací diody
Polovodiče jsou svými elektrickými vlastnostmi někde mezi vodiči a dielektriky.
Jak se chová dioda při spínání vpřed a vzad?
Прямое направление — směr stejnosměrného proudu, ve kterém má dioda nejmenší odpor.
Opačný směr — směr stejnosměrného proudu, ve kterém má dioda největší odpor.
Uvažujme chování proudu v obvodu při přímém a zpětném připojení na střídavé a stejnosměrné napětí. Zpočátku budeme mít sinusovou vlnu, která se získá ze zdroje střídavého proudu.
S takovými způsoby připojení je polovina sinusovky, pozitivní nebo negativní, odříznuta. Výstupem je pulzující střídavý proud stejného znaménka (považujte jej za konstantní, jediný háček je v tom, že jej nikdo nepoužívá).
- anoda (pro přímé připojení připojte do plusu), základna trojúhelníku
- katoda (připojit k mínus pro přímé připojení) hůl
Proud teče z anody na katodu, někteří se uchýlí ke srovnání s nálevkou. Kapalina protéká širokým hrdlem rychleji než úzkým. Princip činnosti spočívá v propouštění proudu při přímém připojení a v blokování diody při opačném připojení (bez proudu). Všechno je to o bariérové vrstvě, která se vypařuje nebo expanduje podle toho, jak je dioda zapojena.
Uvažujme chování diody ve stejnosměrném obvodu. Na levém obrázku teče proud, prochází napětí – kontrolka svítí (černá) – jedná se o přímé spojení. Na pravém obrázku dioda neprochází dostatečný proud a napětí k rozsvícení žárovky – zpětné spínání.
I-V charakteristiky usměrňovacích diod (Ge, Si)
Voltampérové charakteristiky diod jsou grafy závislostí propustných a zpětných proudů (Y) a napětí (X) při různých teplotách.
Když je aplikováno zpětné napětí, které překračuje prahovou hodnotu, velikost zpětného proudu se zvyšuje a dochází k rozpadu vrstvy pn. Stojí za to věnovat pozornost pořadí čísel podél os. Velikost zpětného proudu je řádově menší než dopředný proud. Hodnoty dopředného napětí jsou o řád nižší než zpětné napětí. Po dosažení prahové hodnoty propustného napětí se propustný proud začne lavinovitě zvyšovat.
Rozdíl mezi diodami je v tom, že zpětný proud křemíkových diod je menší než u germaniových diod. Díky vyššímu proudu je tedy u Ge diod průraz tepelného charakteru, zatímco u Si diod převažuje elektrický průraz. Výkon rozptýlený při stejných proudech v germaniových diodách je menší.
