Wikipedista:L.Jirout/Pískoviště 5
Pískoviště 4 - nearly final:
Usměrňovací dioda[editovat | editovat zdroj]
Usměrňovací dioda je elektrotechnická součástka se dvěma elektrodami, anodou a katodou, která se používá k usměrňování střídavých průběhů napětí a nachází široké uplatnění v elektrotechnice. Činnost usměrňovací diody vychází z fyzikálního principu diody, který je dán tím, že dioda propouští proud jen v jednom směru. V současné době[pozn. 1], se téměř výhradně k usměrňování střídavých průběhů napětí používají polovodičové usměrňovací diody. Vzácně se lze setkat s elektronkovými usměrňovacími diodami.
Princip a funkce usměrňovací diody[editovat | editovat zdroj]
Usměrňovací diody mohou pracovat na základě různých fyzikálních principů. První používané diody, realizované jako vakuové diody, pracovaly na principu průchodu elektrického proudu ve vakuu. Další, dnes převážně používané polovodičové diody, pracují na základě usměrňovacího efektu na PN přechodu nebo styku kov-polovodič (Schottkyho dioda).
Činnost usměrňovací diody vychází ze dvou pracovních, funkčních stavů při kterých dioda pracuje buď v propustném směru, nebo v závěrném směru.
V propustném směru je pro polovodičovou diodu na anodě kladnější napětí než na katodě a dioda až do určitého prahového napětí (pro běžnou křemíkovou diodu je to cca 0,6 - 0,7 V, pro germaniovou cca 0,2 V) dioda téměř nevede proud. Od hodnoty prahového napětí začíná proud prudce narůstat a může dosáhnout maximálního povoleného proudu. Limitujícím parametrem pro použití je v tomto případě maximální proud.[1]
V závěrném směru je na anodě zápornější napětí než na katodě, uzavírá se proud elektronů a děr a diodou neteče proud resp. diodou protéká jen minimální proud (řádově od jednotek mikroampér - podle typu diody), který jen nepatrně narůstá se zvyšujícím se napětím.[2] Hodnota napětí při kterém dochází k ohybu charakteristiky je v závěrném směru vyšší než je prahové napětí v propustném směru. Po dosažení hodnoty závěrného napětí při které začne proud prudce růst musí být tento proud omezen dalšími prvky, jinak by došlo ke zničení diody. Hodnota závěrného špičkového opakovatelného napětí URRM představuje nejvyšší přípustnou hodnotu závěrného napětí, kterým je možné opakovaně zatěžovat diodu (podle typu diody může být v rozsahu od desítek V až po desítky kV).[3]
Průběhy typických V-A charakteristik germaniové (Ge) a křemíkové (Si) diody jsou uvedeny na obrázku.
Důležité pro funkci usměrňovací diody je napětí, které je na obvod s diodu přivedeno a výkon v obvodu v kterém je dioda použita. Proto je základní dělení usměrňovacích diod podle výkonu na diody pro výkonové usměrňovače a na diody pro detektory tj. usměrňovače poměrně malého výkonu.[1]
Další důležitou veličinou pro aplikaci usměrňovacích diod je frekvence střídavého průběhu napětí určeného k usměrnění. Tato frekvence se může pohybovat pro výkonové usměrňovací diody od desítek Hz (pro síťové aplikace - ve smyslu rozvodné soustavy) až do desítek kHz (spínací zdroje). Ve funkci detektorů se používají diody pro frekvence od řádově 100 kHz (aplikace pro dlouhé vlny) do desítek GHz (mikrovlnné aplikace).[1]
Významný rozdíl mezi výkonovými aplikacemi a detekčními aplikacemi je dán velikostí připojeného napětí. Při větším napětí, zpravidla pro výkonové usměrňovací diody, lze zanedbat exponenciální část voltampérové charakteristiky. Oproti tomu v obvodech s nízkým napětím, jako je tomu u detektorů, nelze zanedbat křivost kolena.[1]
Parametry pro výběr usměrňovacích diod[editovat | editovat zdroj]
Prahové napětí UT[editovat | editovat zdroj]
Prahové napětí UT je napětí při kterém dochází v propustném směru k významnému nárůstu proudu, který dále strmě narůstá při dalším zvyšování napětí.
Střední usměrňovaný proud diodou IFAV[editovat | editovat zdroj]
Pro každou diodu uvádějí výrobci maximální přípustnou aritmetickou střední hodnotu usměrněného proudu IFAV, který může diodou trvale protékat. Podle typu diody může být v rozsahu od desítek mA až po jednotky kA.[3] /D-s.27
Závěrné špičkové opakovatelné napětí URRM[editovat | editovat zdroj]
Závěrné špičkové opakovatelné napětí představuje nejvyšší přípustnou hodnotu závěrného napětí, kterou lze diodu periodicky zatěžovat v celém rozsahu pracovních teplot. Pro praxi se doporučuje volit do obvodu diodu s výraznou rezervou v tomto parametru.[3] /D-s.28
Mezní závěrný opakovatelný proud IRRM[editovat | editovat zdroj]
Mezní závěrný opakovatelný proud je nejvyšší přípustná velikost závěrného proudu při nejvyšší přípustné provozní teplotě a napětí URRM.
Pro krátkodobé impulsní zatížení uvádějí výrobci hodnoty, které bývají, zpravidla o desítky procent až o řád vyšší - např. maximální povolený impulsní proud IFSM je přibližně o řád vyšší než IFAV.[2] a také Vob str.78 - to je OK s.78; Vob s.72 -73 vůbec neuvádět není na nich nic použitelné
Pro mezní parametry je důležitá schopnost diody odvádět teplo pouzdrem. Dioda snese v závěrném směru stejný výkon jako v propustném směru a protože ohyb V-A charakteristiky v závěrném směru nastává při vyšším napětí než je prahové napětí v propustném směru je maximální povolený prahový proud pro danou diodu menší.[2] tady Vob. s.79 je OK a tady s.72-72 NO, s. 72, 73 asi NO
Kromě mezních parametrů uvádějí výrobci ještě charakteristické parametry, které určují do jaké míry jsou zaručeny užitné vlastnosti.[2] tady správně Vob s.79
Použití usměrňovacích diod[editovat | editovat zdroj]
Usměrňovací diody se používají nejen pro jednocestné nebo dvoucestné usměrňovače, ale také pro násobiče napětí. Jednocestné usměrňovače propouští jen jednu půlvlnu střídavého napětí, mají nižší účinnost. Dvoucestné usměrňovače propouští obě půlvlny napětí a mohou být realizovány buď v obvodech s dvojitým sekundárním vinutím nebo v Graetzově zapojení.[3]
Další aplikací usměrňovacích diod jsou násobiče napětí využívané např. v televizorech.[1]
Požadavky pro výběr usměrňovacích diod
Hlavními požadavky na výběr usměrňovacích diod jsou:
- malý úbytek napětí v propustném směru
- velký propustný proud IFAV
- velké závěrné napětí URRM
VOBECKÝ, Jan; ZÁHLAVA, Vít. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady. 3. vyd. Praha: Grada, 2005. 220 s. ISBN 80-247-1241-5. S. 72–73, X1
DOLEČEK, Jaroslav. Polovodičové prvky a elektronky. Praha: BEN, 2005. 206 s. ISBN 80-7300-161-6. S. 29 X2
Odkazy[editovat | editovat zdroj]
Poznámky[editovat | editovat zdroj]
- ↑ v roce 2023
Reference[editovat | editovat zdroj]
- ↑ a b c d e Usměrňovací dioda. physics.mff.cuni.cz [online]. [cit. 2023-10-19]. Dostupné online.
- ↑ a b c d VOBECKÝ, Jan; ZÁHLAVA, Vít. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady. 3. vyd. Praha: Grada, 2005. 220 s. s. ISBN 80-247-1241-5. S. 79.
- ↑ a b c d DOLEČEK, Jaroslav. Polovodičové prvky a elektronky. Praha: BEN, 2005. 206 s s. ISBN 80-7300-161-6. S. 28.
Literatura[editovat | editovat zdroj]
- VOBECKÝ, Jan; ZÁHLAVA, Vít. Elektronika: součástky a obvody, principy a příklady. 3. vyd. Praha: Grada, 2005. 220 s. ISBN 80-247-1241-5. S. 72–73, S. 78, S. 79
- DOLEČEK, Jaroslav. Polovodičové prvky a elektronky. Praha: BEN, 2005. 206 s. ISBN 80-7300-161-6. S. 29, s 28, S. 27, nejlépe 27 - 30, 27-33, S.42-45(usměrňovače)
°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°° °°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°°
= Pískoviště 5 = Pískoviště 4 - wrkg:
Usměrňovací dioda je elektrotechnická součástka se dvěma elektrodami, anodou a katodou, která se používá k usměrňování střídavých průběhů napětí a nachází široké uplatnění v elektrotechnice. Činnost usměrňovací diody vychází z fyzikálního principu diody, který je dán tím, že dioda propouští proud jen v jednom směru. V současné době, se téměř výhradně k usměrňování střídavých průběhů napětí používají polovodičové usměrňovací diody. Vzácně se lze setkat s elektronkovými usměrňovacími diodami.
Princip a funkce usměrňovací diody
Usměrňovací diody mohou pracovat na základě různých fyzikálních principů. První používané diody, realizované jako vakuové diody, pracovaly na principu průchodu elektrického proudu ve vakuu. Další, dnes převážně používané polovodičové diody, pracují na základě usměrňovacího efektu na PN přechodu.
Činnost usměrňovací diody vychází ze dvou pracovních, funkčních stavů při kterých dioda pracuje buď v propustném směru, nebo v závěrném směru.
v.1 Činnost usměrňovací diody vychází ze dvou pracovních stavů diody, kdy dioda pracuje propustném směru a v závěrném směru.
v.2 Pro funkci usměrňovací diody rozlišujeme dva funkční stavy, při kterých dioda pracuje buď v propustném směru, nebo v závěrném směru.
v.3 Činnost usměrňovací diody vychází ze dvou pracovních stavů/funkčních stavů, při kterých dioda pracuje buď v propustném směru, nebo v závěrném směru.
v.0 mdf
Pro vytvoření diody lze použít více fyzikálních principů, dříve se obvykle používala vakuová dioda (elektronka), nyní jsou používány polovodičové diody využívající usměrňovací efekt na PN přechodu nebo styku kov-polovodič (Schottkyho dioda).
V propustném směru je pro polovodičovou diodu na anodě kladnější napětí než na katodě a dioda až do určitého prahového napětí (pro běžnou křemíkovou diodu je to cca 0,6 - 0,7 V; pro germaniovou cca 0,2 V) dioda téměř nevede proud, od hodnoty prahového napětí začíná proud prudce narůstat a může dosáhnout maximálního povoleného proudu. Limitujícím parametrem pro použití je v tomto případě maximální proud.
V závěrném směru je na anodě zápornější napětí než na katodě a diodou protéká jen minimální proud (řádově od jednotek mikroampér - podle typu diody), který jen nepatrně narůstá se zvyšujícím se napětím. Při dosažení závěrného napětí, tj. napětí Umax, URR (?) začne proud prudce růst a pokud by nebyl omezen dalšími prvky, došlo by ke zničení diody. Limitujícím parametrem v závěrném směru je maximální napětí.
Důležité pro funkci usměrňovací diody je napětí, které je na obvod s diodu přivedeno a výkon v obvodu v kterém je dioda použita. Proto je základní dělení usměrňovacích diod podle výkonu na diody pro výkonové usměrňovače a na diody pro detektory tj. usměrňovače poměrně malého výkonu.
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/skripta/elektronika/kap2/2_2_2.html
Další důležitou parametrem/veličinou pro aplikaci usměrňovacích diod je frekvence střídavého průběhu napětí určeného k usměrnění. Tato frekvence se může pohybovat pro výkonové usměrňovací diody od desítek Hz (pro síťové aplikace - ve smyslu rozvodné soustavy) až do desítek kHz (spínací zdroje). Ve funkci detektorů se používají diody pro frekvence od řádově 100 kHz (aplikace pro dlouhé vlny) do desítek GHz (mikrovlnné aplikace).
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/skripta/elektronika/kap2/2_2_2.html
Významný rozdíl mezi výkonovými aplikacemi a detekčními aplikacemi je dán velikostí připojeného napětí. Při větším napětí, zpravidla pro výkonové usměrňovací diody, lze zanedbat exponenciální část voltampérové charakteristiky. Oproti tomu v obvodech s nízkým napětím, jako je tomu u detektorů, nelze zanedbat křivost kolena.
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/skripta/elektronika/kap2/2_2_2.html
V propustném směru je pro polovodičovou diodu na anodě kladnější napětí než na katodě a dioda až do určitého prahového napětí (pro běžnou křemíkovou diodu je to cca 0,6 - 0,7 V; pro germaniovou cca 0,2 V) dioda téměř nevede proud, od hodnoty prahového napětí začíná proud prudce narůstat a může dosáhnout maximálního povoleného proudu. Limitujícím parametrem pro použití je v tomto případě maximální proud.
V závěrném směru je na anodě zápornější napětí než na katodě a diodou protéká jen minimální proud (řádově od jednotek mikroampér - podle typu diody), který jen nepatrně narůstá se zvyšujícím se napětím. Při dosažení závěrného napětí, tj. napětí Umax, URR (?) začne proud prudce růst a pokud by nebyl omezen dalšími prvky, došlo by ke zničení diody. Limitujícím parametrem v závěrném směru je maximální napětí.
A. Parametry pro výběr usměrňovacích diod
1. Napětí na diodě v propustném směru - Ud
Napětí Ud závisí na typu, materiálu diody. Pro křemíkové diody je Ud cca 0,6-0,7V, pro germaniové cca 0,2V
2. Střední usměrňovaný proud diodou
Při průchodu proudu diodou v propustném směru na ní vzniká spád napětí, který se rovná součtu Ud a ohmického spádu napětí. Střední usměrňovaný proud diodou nesmí překročit výrobcem stanovenou hodnotu; najdeme ji v katalogu polovodičových součástek
Střední usměrňovaný proud diodou Imax je maximální proud, který smí diodou procházet v propustném směru
3. Napětí Umax
Napětí Umax je mezní napětí v závěrném směru (při jeho překročení dochází k lavinovému průrazu diody).
4. Maximální povolený impulsní proud
Maximální povolený impulsní proud je maximální proud, který smí diodou procházet v propustném směru.
Tady uvést 2 zdroje
https://physics.mff.cuni.cz/kfpp/skripta/elektronika/kap2/2_2_2.html
a nějaký další
Neuman + asi ještě jeden
B. Charakteristické vlastnosti usměrňovacích diod a jejich použití - ref PIN dioda - mby dohromady s A - např
C. Charakteristické vlastnost a parametry pro výběr usměrňovacích diod
Sem cosi z X.1
mby http://kybernetika.xyz/kybernetikaxyz/elektronika/diody/typydiod.htm
Poznámky[editovat | editovat zdroj][editovat | editovat zdroj]
- ↑ v roce 2023
Použití
Gretz a detektory reference až sem za poznámky