обратный ток — это… Что такое обратный ток?

ОБРАТНЫЙ ТОК — электр. ток, возвращающийся к своему источнику. Технический железнодорожный словарь. М.: Государственное транспортное железнодорожное издательство. Н. Н. Васильев, О. Н. Исаакян, Н. О. Рогинский, Я. Б. Смолянский, В. А. Сокович, Т. С. Хачатуров.… …   Технический железнодорожный словарь

обратный ток — — [В.А.Семенов. Англо русский словарь по релейной защите] Тематики релейная защита EN back current …   Справочник технического переводчика

обратный ток — atgalinė srovė statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. back current; inverse current; reverse current vok. Gegenstrom, m; Rückstrom, m; Sperstrom, m rus. обратный ток, m pranc. contre courant, m; courant de retour, m; courant inverse, m …   Automatikos terminų žodynas

обратный ток — atgalinė srovė statusas T sritis chemija apibrėžtis Srovė, atsirandanti esant atgalinei įtampai. atitikmenys: angl. back current; inverse current; reverse current rus. обратный ток …   Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

обратный ток — atgalinė srovė statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. back current; inverse current; reverse current vok. Gegenstrom, m; Rückstrom, m rus. обратный ток, m pranc. courant de retour, m; courant inverse, m …   Fizikos terminų žodynas

обратный ток электрода электровакуумного прибора — обратный ток электрода Ток, протекающий от данного электрода, исключая катод, через междуэлектродное пространство электровакуумного прибора. [ГОСТ 13820 77] Тематики электровакуумные приборы Синонимы обратный ток электрода …   Справочник технического переводчика

обратный ток коллектор-эмиттер — Ндп. начальный ток коллектора ток коллектора закрытого транзистора Ток в цепи коллектор эмиттер при заданном обратном напряжении коллектор эмиттер.

Обозначение IКЭ Примечание При разомкнутом выводе базы IКЭО, ICEO; при коротко замкнутых выводах… …   Справочник технического переводчика

обратный ток восстановления тиристора — Обратный ток тиристора, протекающий во время обратного восстановления. Обозначение Iвос,обр Irr [ГОСТ 20332 84] Тематики полупроводниковые приборы EN reverse recovery current FR courant de recouvrement inverse …   Справочник технического переводчика

обратный ток базы — Ток в цепи вывода базы при заданных обратных напряжениях коллектор эмиттер и эмиттер база. Обозначение IБЕХ IBEX [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN base cut off current DE Basis Emitter Reststrom FR courant résiduel de la base …   Справочник технического переводчика

обратный ток диода — Ток, протекающий через диод, обусловленный обратным напряжением. [ГОСТ 25529 82] Тематики полупроводниковые приборы …   Справочник технического переводчика

обратный ток коллектора — Ток через коллекторный переход при заданном обратном напряжении коллектор база и разомкнутом выводе эмиттера. Обозначение IКБО ICBO [ГОСТ 20003 74] Тематики полупроводниковые приборы EN collector cut off current DE Kollektorreststrom (bei offenem …   Справочник технического переводчика

Что такое обратный ток диода. Что такое обратное напряжение? Основные неисправности диодов

Published Date: 23.12.2017

А Вы знаете, что такое обратное напряжение?

Обратное напряжение

Обратное напряжение — это тип сигнала энергии, создаваемого при изменении полярности электрического тока. Такое напряжение часто возникает, когда обратная полярность подается на диод, заставляя диод реагировать, работая в обратном направлении. Эта обратная функция может также создавать напряжение пробоя внутри диода, так как это часто приводит к поломке схемы, к которой применяется напряжение.

Обратное напряжение возникает, когда источник подключения энергетического сигнала к цепи применяется инвертированным образом. Это означает, что положительный источник свинца подключен к заземленному или отрицательному проводнику цепи и наоборот. Эта передача напряжения часто не предназначена, так как большинство электрических схем не способны обрабатывать напряжения.

Когда минимальное напряжение подается на схему или на диод, это может привести к тому, что схема или диод будут работать в обратном порядке. Это может вызвать реакцию, такую ​​как двигатель вентилятора коробки, вращаясь неправильно. Элемент будет продолжать функционировать в таких случаях.

Когда величина напряжения, приложенного к цепи, слишком велика, сигнал для принимаемой схемы, однако, это называется пробивным напряжением. Если входной сигнал, который был обратный, превышает допустимое напряжение для цепи для поддержания, схема может быть повреждена за пределами остальной используемой. Точка, в которой цепь повреждена, относится к значению напряжения пробоя. Это напряжение пробоя имеет пару других имен, пиковое обратное напряжение или обратное пробивное напряжение.

Обратное напряжение может вызвать напряжение пробоя, которое также влияет на работу других компонентов схемы. За пределами повреждающих диодов и функций цепи обратного напряжения он также может стать пиковым обратным напряжением. В таких случаях схема не может содержать количество входной мощности от сигнала, который был обращен вспять, и может создавать напряжение пробоя между изоляторами.

Это напряжение пробоя, которое может возникать через компоненты схемы, может вызвать пробой компонентов или проволочных изоляторов. Это может превратить их в сигнальные проводники и повредить цепь, проводя напряжение на разные части схемы, которые не должны принимать его, что приводит к нестабильности по всей цепи. Это может вызвать дуги напряжения от компонента к компоненту, что также может быть достаточно мощным, чтобы зажечь различные компоненты схемы и привести к пожару.

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:

1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Основные параметры диодов — это прямой ток диода (I пр) и максимальное обратное напряжение диода (U обр). Именно их надо знать, если стоит задача разработать новый выпрямитель для источника питания.

Прямой ток диода

Прямой ток диода можно легко вычислить, если известен общий ток , который будет потреблять нагрузка нового блока питания. Затем, для обеспечения надёжности, необходимо несколько увеличить это значение и получится ток, на который надо подобрать диод для выпрямителя. К примеру, блок питания должен выдерживать ток в 800 мА. Поэтому мы выбираем диод, у которого прямой ток диода равен 1А.

Обратное напряжение диода

Максимальное обратное напряжение диода — это параметр, который зависит не только от значения переменного напряжения на входе, но и от типа выпрямителя. Для объяснения этого утверждения, рассмотрим следующие рисунки. На них показаны все основные схемы выпрямителей.

Рис. 1

Рис. 2

На рисунке 2 изображён двухполупериодный выпрямитель с выводом средней точки. В нём также, как и в предыдущем, диоды надо подбирать с обратным напряжением в 3 раза превышающем действующее значение входного.

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. Если анод обладает положительным потенциалом , то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
5. Все электроны , которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. Поток всех электронов , которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
4. Переключатели , созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
5. Создание диодной искрозащиты . Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

1. Главное отличие от прямого включения заключается в том , что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
2. Поле, находящееся в p-n-переходе , будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
3. По мере роста обратного напряжения , электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
4. В соответствии с экспоненциальным законом , с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
5. По графику можно наблюдать , что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного , который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
3. Утечка , во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

1. Тепловые пробои , которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
2. Электрические пробои , возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

1. Рост колебания атомов , входящих в состав кристалла.
2. Попадание электронов в проводимую зону.
3. Резкое повышение температуры.
4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Published Date: 23.12.2017

А Вы знаете, что такое обратное напряжение?

Обратное напряжение

Обратное напряжение — это тип сигнала энергии, создаваемого при изменении полярности электрического тока. Такое напряжение часто возникает, когда обратная полярность подается на диод, заставляя диод реагировать, работая в обратном направлении. Эта обратная функция может также создавать напряжение пробоя внутри диода, так как это часто приводит к поломке схемы, к которой применяется напряжение.

Обратное напряжение возникает, когда источник подключения энергетического сигнала к цепи применяется инвертированным образом. Это означает, что положительный источник свинца подключен к заземленному или отрицательному проводнику цепи и наоборот. Эта передача напряжения часто не предназначена, так как большинство электрических схем не способны обрабатывать напряжения.

Когда минимальное напряжение подается на схему или на диод, это может привести к тому, что схема или диод будут работать в обратном порядке. Это может вызвать реакцию, такую ​​как двигатель вентилятора коробки, вращаясь неправильно. Элемент будет продолжать функционировать в таких случаях.

Когда величина напряжения, приложенного к цепи, слишком велика, сигнал для принимаемой схемы, однако, это называется пробивным напряжением. Если входной сигнал, который был обратный, превышает допустимое напряжение для цепи для поддержания, схема может быть повреждена за пределами остальной используемой. Точка, в которой цепь повреждена, относится к значению напряжения пробоя. Это напряжение пробоя имеет пару других имен, пиковое обратное напряжение или обратное пробивное напряжение.

Обратное напряжение может вызвать напряжение пробоя, которое также влияет на работу других компонентов схемы. За пределами повреждающих диодов и функций цепи обратного напряжения он также может стать пиковым обратным напряжением. В таких случаях схема не может содержать количество входной мощности от сигнала, который был обращен вспять, и может создавать напряжение пробоя между изоляторами.

Это напряжение пробоя, которое может возникать через компоненты схемы, может вызвать пробой компонентов или проволочных изоляторов. Это может превратить их в сигнальные проводники и повредить цепь, проводя напряжение на разные части схемы, которые не должны принимать его, что приводит к нестабильности по всей цепи. Это может вызвать дуги напряжения от компонента к компоненту, что также может быть достаточно мощным, чтобы зажечь различные компоненты схемы и привести к пожару.

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:
1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Для выпрямления низкочастотных переменных токов, то есть для превращения переменного тока в постоянный или пульсирующий, служат , принцип действия которых основан на односторонней электронно-дырочной проводимости p-n-перехода. Диоды данного типа применяются в умножителях, выпрямителях, детекторах и т. д.

Производятся выпрямительные диоды с плоскостным либо с точечным переходом, причем площадь непосредственно перехода может составлять от десятых долей квадратного миллиметра до единиц квадратных сантиметров, в зависимости от номинального для данного диода выпрямленного за полупериод тока.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода имеет прямую и обратную ветви. Прямая ветвь ВАХ практически показывает связь тока через диод и прямого падения напряжения на нем, их взаимозависимость.

Обратная ветвь ВАХ отражает поведение диода при подаче на него напряжения обратной полярности, где ток через переход очень мал и практически не зависит от величины приложенного к диоду напряжения, пока не будет достигнут предел, при котором случится электрический пробой перехода и диод выйдет из строя.

Максимальное обратное напряжение диода — Vr

Первой и главной характеристикой выпрямительного диода является максимально допустимое обратное напряжение. Это то напряжение, приложив которое к диоду в обратном направлении, можно будет еще уверенно утверждать, что диод его выдержит, и что данный факт не скажется отрицательно на дальнейшей работоспособности диода. Но если данное напряжение превысить, то нет гарантии, что диод не будет пробит.

Данный параметр для разных диодов отличается, лежит он в диапазоне от десятков вольт до нескольких тысяч вольт. Например для популярного выпрямительного диода 1n4007 максимальное постоянное обратное напряжение равно 1000В, а для 1n4001 – составляет всего 50В.

Средний ток диода — If

Диод выпрямляет ток, поэтому следующей важнейшей характеристикой выпрямительного диода будет средний ток диода — средняя за период величина выпрямленного постоянного тока, текущего через p-n-переход. Для выпрямительных диодов данный параметр может составлять от сотен миллиампер до сотен ампер.

Например для выпрямительного диода 2Д204А максимальный прямой ток составляет всего 0,4А, а для 80EBU04 — целых 80А. Если средний ток окажется длительное время большим по величине, чем приведенное в документации значение, то нет гарантии что диод выживет.

Максимальный импульсный ток диода — Ifsm (единичный импульс) и Ifrm (повторяющиеся импульсы)

Максимальный импульсный ток диода — это пиковое значение тока, которое данный выпрямительный диод способен выдержать только определенное время, которое указывается в документации вместе с этим параметром. Например, диод 10А10 способен выдержать единичный импульс тока в 600А длительностью 8,3мс.

Что касается повторяющихся импульсов, то их ток должен быть таким, чтобы средний ток уложился бы в допустимый диапазон. Например, повторяющиеся прямоугольные импульсы с частотой 20кГц диод 80EBU04 выдержит даже если их максимальный ток составит 160А, однако средний ток должен оставаться не более 80А.

Средний обратный ток диода — Ir (ток утечки)

Средний обратный ток диода показывает средний за период ток через переход в обратном направлении. Обычно это значение меньше микроампера, максимум — единицы миллиампер. Для 1n4007, к примеру, средний обратный ток не превышает 5мкА при температуре перехода +25°С, и не превышает 50мкА при температуре перехода +100°С.

Среднее прямое напряжение диода — Vf (падение напряжения на переходе)

Среднее прямое напряжение диода при указанном значении среднего тока. Это то напряжение, которое оказывается приложено непосредственно к p-n-переходу диода при прохождении через него постоянного тока указанной в документации величины. Обычно не более долей, максимум — единиц вольт.

Например в документации для диода EM516 приводится прямое напряжение в 1,2В для тока в 10А, и 1,0В при токе 2А. Как видим, сопротивление диода нелинейно.

Дифференциальное сопротивление диода

Дифференциальное сопротивление диода выражает отношение приращения напряжения на p-n-переходе диода к вызвавшему это приращение небольшому приращению тока через переход. Обычно от долей Ома до десятков Ом. Его можно вычислить по графикам зависимости падения напряжения от прямого тока.

Например, для диода 80EBU04 приращение тока на 1А (от 1 до 2А) дает приращение падения напряжения на переходе в 0,08В. Следовательно дифференциальное сопротивление диода в этой области токов равно 0,08/1 = 0,08Ом.

Средняя рассеиваемая мощность диода Pd

Средняя рассеиваемая мощность диода — это средняя за период мощность, рассеиваемая корпусом диода, при протекании через него тока в прямом и обратном направлениях. Данная величина зависит от конструкции корпуса диода, и может варьироваться от сотен милливатт до десятков ватт.

Например, для диода КД203А средняя рассеиваемая корпусом мощность составляет 20 Вт, данный диод можно даже установить при необходимости на радиатор для отвода тепла.

Обратный ток — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Обратный ток — диод

Cтраница 1

Обратный ток диода / 0, если утечки малы, почти не зависит от напряжения на р — / г-переходе, но в сильной степени зависит от температуры. При достижении напряжения пробоя обратный ток резко возрастает за счет лавинного, или Зенеровского, пробоя. Если прибор не рассчитан специально для работы в области пробоя ( как, например, стабилитрон и обращенный диод), то вслед за лавинным наступает и тепловой пробой, и диод гибнет. Заметим, что иногда тепловой пробой развивается раньше всех остальных.  [2]

Обратный ток диода растет с увеличением обратного напряжения. Главными причинами различия обратных ветвей характеристики реального и идеального диодов являются ток т е р м о — генерации в объеме и на поверхности перехода и ток утечки по поверхности перехода. В германиевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации мал и обратный ток близок к току насыщения. В кремниевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации является основной составляющей обратного тока.  [3]

Обратный ток диода зависит от температуры корпуса еще сильнее и имеет положительный коэффициент. Так, при увеличении температуры на каждые 10 С обратный ток германиевых диодов увеличивается в 2 раза, а кремниевых — 2 5 раза.  [4]

Обратный ток диода возрастает при освещении p — n — перехода. Этот эффект может использоваться для фотометрических измерений. С этой целью в корпусе фотодиода делается прозрачное окно. На рис. 10.5 показано схемное обозначение фотодиода, на рис. 10.6 приведена его схема замещения, а на рис. 10.7 представлено семейство характеристик. Для фотодиодов характерно наличие тока короткого замыкания, который пропорционален его освещенности, поэтому в отличие от фоторезисторов фотодиод может использоваться без дополнительного источника питания. Чувствительность фотодиодов обычно составляет около 0 1 мкА / лк. При подаче на фотодиод запирающего напряжения фототок практически не изменяется. Такой режим работы фотодиода предпочтителен, когда требуется получить большое быстродействие, так как с ростом запирающего напряжения уменьшается собственная емкость р-п-пе-рехода.  [6]

Обратный ток диода изме-ряется микроамперметром ИТ. Выходное сопротивление генератора постоянного напряжения должно быть достаточно малым, так как выходное напряжение ГН не должно меняться более чем на 1 % при изменении величины / обр от нуля до максимального ( для испытываемого диода) значения. Вольтметр включают до измерителя тока и его блока защиты БЗ. Поэтому падение напряжения на измерителе тока и токонесущих элементах схемы защиты не должно превышать 2 % от устанавливаемой величины обратного напряжения. Если генератор напряжения питается от сети, то пульсации на его выходе не должны превышать 1 % от выходного напряжения.  [7]

Обратный ток диода измеряют при фиксированной величине обратного напряжения. Подводимое напряжение может быть как постоянным, так и переменным.  [9]

Обратный ток диода — ток, протекающий через диод, к которому приложено постоянное напряжение, равное наибольшему обратному напряжению. При этом отрицательный полюс источника напряжения присоединен к положительному выводу диода.  [10]

Обратный ток диода измеряется с помощью осциллографа. Сигнал, пропорциональный току диода, снимается с небольшого сопротивления R и подается на вход вертикального усилителя осциллографа. Замыкание и размыкание ключа / Ci позволяет исследовать процессы в диоде соответственно при малом и большом внешнем сопротивлении в цепи диода.  [12]

Обратный ток диода 1обр при температуре 50 не превышает 0 3 ма.  [13]

Обратным током диода называется амплитудное значение тока, проходящего через диод в обратном направлении при приложении к диоду переменного напряжения, замеряемого пиковым прибором или осциллографом.  [14]

Рассчитать обратный ток диода при 350 К, если при 300 К он равен 10 мкА, а Вд7500 К.  [15]

Страницы:      1    2    3    4    5

Что означает обратное напряжение. Обратный ток

Диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n переходом, который имеет два выхода (катод и анод), он предназначен для стабилизации, выпрямления, модуляции, детектирования, преобразования и ограничения электрических сигналов обратного тока .

В своем функциональном назначении диоды разделяют на импульсные, выпрямительные, универсальные, стабилитроны, СВЧ-диоды, туннельные, варикапы, переключающие диоды и т.п.

В теории нам известно, что диод пропускает ток лишь в одну торону. Однако, не многим известно и понятно каким именно образом он это делает. Схематически диод можно себе представить в виде кристалла состоящего из 2-х областей (полупроводников). Одна из этих областей кристалла обладает проводимостью n-типа, а другая — проводимостью p-типа.

На рисунке находятся дырки, преобладающие в области n-типа, которые изображено синими кругами, а электроны, преобладающие в области p-типа — красными. Две эти области являются электродами диода катодом и анодом:

Катод — это отрицательный электрод диода, основными носителями заряда которого являются электроны.

Анод — это положительный электрод диода, основными носителями заряда которого являются дырки.

На внешних поверхностях областей нанесены контактные металлические слои, к которым припаяны проволочные выводы электродов диода. Прибор такого рода может находиться исключительно в одном из двух состояний:

1. Закрытое — это когда он плохо проводит ток;

2. Открытое — это когда он хорошо проводит ток.

Диод окажется в закрытом состоянии, если применить полярность источника постоянного напряжения.

В таком случае электроны из области n-типа начнут перемещение к положительному полюсу источника питания, отдаляясь от p-n перехода, и дырки, в области p-типа, тоже будут отдаляться от p-n перехода, перемещаясь к отрицательному полюсу . В конце концов граница областей расширится, отчего образуется зона объедененная электронами и дырками, которая будет оказывать огромное сопротивление току.

Однако, в каждой из областей диода присутствуют неосновные носители заряда, и небольшой обмен электронами и дырками между областями все же будет происходить. Поэтому через диод будет протекать во много раз меньший ток, чем прямой, и этот ток называют обратным током диода . На практике, как правило, обратным током p-n перехода пренебрегают, и отсюда получается, что p-n переход обладает лишь односторонней проводимостью.

Published Date: 23.12.2017

А Вы знаете, что такое обратное напряжение?

Обратное напряжение

Обратное напряжение — это тип сигнала энергии, создаваемого при изменении полярности электрического тока. Такое напряжение часто возникает, когда обратная полярность подается на диод, заставляя диод реагировать, работая в обратном направлении. Эта обратная функция может также создавать напряжение пробоя внутри диода, так как это часто приводит к поломке схемы, к которой применяется напряжение.

Обратное напряжение возникает, когда источник подключения энергетического сигнала к цепи применяется инвертированным образом. Это означает, что положительный источник свинца подключен к заземленному или отрицательному проводнику цепи и наоборот. Эта передача напряжения часто не предназначена, так как большинство электрических схем не способны обрабатывать напряжения.

Когда минимальное напряжение подается на схему или на диод, это может привести к тому, что схема или диод будут работать в обратном порядке. Это может вызвать реакцию, такую ​​как двигатель вентилятора коробки, вращаясь неправильно. Элемент будет продолжать функционировать в таких случаях.

Когда величина напряжения, приложенного к цепи, слишком велика, сигнал для принимаемой схемы, однако, это называется пробивным напряжением. Если входной сигнал, который был обратный, превышает допустимое напряжение для цепи для поддержания, схема может быть повреждена за пределами остальной используемой. Точка, в которой цепь повреждена, относится к значению напряжения пробоя. Это напряжение пробоя имеет пару других имен, пиковое обратное напряжение или обратное пробивное напряжение.

Обратное напряжение может вызвать напряжение пробоя, которое также влияет на работу других компонентов схемы. За пределами повреждающих диодов и функций цепи обратного напряжения он также может стать пиковым обратным напряжением. В таких случаях схема не может содержать количество входной мощности от сигнала, который был обращен вспять, и может создавать напряжение пробоя между изоляторами.

Это напряжение пробоя, которое может возникать через компоненты схемы, может вызвать пробой компонентов или проволочных изоляторов. Это может превратить их в сигнальные проводники и повредить цепь, проводя напряжение на разные части схемы, которые не должны принимать его, что приводит к нестабильности по всей цепи. Это может вызвать дуги напряжения от компонента к компоненту, что также может быть достаточно мощным, чтобы зажечь различные компоненты схемы и привести к пожару.

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:
1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Для выпрямления низкочастотных переменных токов, то есть для превращения переменного тока в постоянный или пульсирующий, служат , принцип действия которых основан на односторонней электронно-дырочной проводимости p-n-перехода. Диоды данного типа применяются в умножителях, выпрямителях, детекторах и т. д.

Производятся выпрямительные диоды с плоскостным либо с точечным переходом, причем площадь непосредственно перехода может составлять от десятых долей квадратного миллиметра до единиц квадратных сантиметров, в зависимости от номинального для данного диода выпрямленного за полупериод тока.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода имеет прямую и обратную ветви. Прямая ветвь ВАХ практически показывает связь тока через диод и прямого падения напряжения на нем, их взаимозависимость.

Обратная ветвь ВАХ отражает поведение диода при подаче на него напряжения обратной полярности, где ток через переход очень мал и практически не зависит от величины приложенного к диоду напряжения, пока не будет достигнут предел, при котором случится электрический пробой перехода и диод выйдет из строя.

Максимальное обратное напряжение диода — Vr

Первой и главной характеристикой выпрямительного диода является максимально допустимое обратное напряжение. Это то напряжение, приложив которое к диоду в обратном направлении, можно будет еще уверенно утверждать, что диод его выдержит, и что данный факт не скажется отрицательно на дальнейшей работоспособности диода. Но если данное напряжение превысить, то нет гарантии, что диод не будет пробит.

Данный параметр для разных диодов отличается, лежит он в диапазоне от десятков вольт до нескольких тысяч вольт. Например для популярного выпрямительного диода 1n4007 максимальное постоянное обратное напряжение равно 1000В, а для 1n4001 – составляет всего 50В.

Средний ток диода — If

Диод выпрямляет ток, поэтому следующей важнейшей характеристикой выпрямительного диода будет средний ток диода — средняя за период величина выпрямленного постоянного тока, текущего через p-n-переход. Для выпрямительных диодов данный параметр может составлять от сотен миллиампер до сотен ампер.

Например для выпрямительного диода 2Д204А максимальный прямой ток составляет всего 0,4А, а для 80EBU04 — целых 80А. Если средний ток окажется длительное время большим по величине, чем приведенное в документации значение, то нет гарантии что диод выживет.

Максимальный импульсный ток диода — Ifsm (единичный импульс) и Ifrm (повторяющиеся импульсы)

Максимальный импульсный ток диода — это пиковое значение тока, которое данный выпрямительный диод способен выдержать только определенное время, которое указывается в документации вместе с этим параметром. Например, диод 10А10 способен выдержать единичный импульс тока в 600А длительностью 8,3мс.

Что касается повторяющихся импульсов, то их ток должен быть таким, чтобы средний ток уложился бы в допустимый диапазон. Например, повторяющиеся прямоугольные импульсы с частотой 20кГц диод 80EBU04 выдержит даже если их максимальный ток составит 160А, однако средний ток должен оставаться не более 80А.

Средний обратный ток диода — Ir (ток утечки)

Средний обратный ток диода показывает средний за период ток через переход в обратном направлении. Обычно это значение меньше микроампера, максимум — единицы миллиампер. Для 1n4007, к примеру, средний обратный ток не превышает 5мкА при температуре перехода +25°С, и не превышает 50мкА при температуре перехода +100°С.

Среднее прямое напряжение диода — Vf (падение напряжения на переходе)

Среднее прямое напряжение диода при указанном значении среднего тока. Это то напряжение, которое оказывается приложено непосредственно к p-n-переходу диода при прохождении через него постоянного тока указанной в документации величины. Обычно не более долей, максимум — единиц вольт.

Например в документации для диода EM516 приводится прямое напряжение в 1,2В для тока в 10А, и 1,0В при токе 2А. Как видим, сопротивление диода нелинейно.

Дифференциальное сопротивление диода

Дифференциальное сопротивление диода выражает отношение приращения напряжения на p-n-переходе диода к вызвавшему это приращение небольшому приращению тока через переход. Обычно от долей Ома до десятков Ом. Его можно вычислить по графикам зависимости падения напряжения от прямого тока.

Например, для диода 80EBU04 приращение тока на 1А (от 1 до 2А) дает приращение падения напряжения на переходе в 0,08В. Следовательно дифференциальное сопротивление диода в этой области токов равно 0,08/1 = 0,08Ом.

Средняя рассеиваемая мощность диода Pd

Средняя рассеиваемая мощность диода — это средняя за период мощность, рассеиваемая корпусом диода, при протекании через него тока в прямом и обратном направлениях. Данная величина зависит от конструкции корпуса диода, и может варьироваться от сотен милливатт до десятков ватт.

Например, для диода КД203А средняя рассеиваемая корпусом мощность составляет 20 Вт, данный диод можно даже установить при необходимости на радиатор для отвода тепла.

Читайте также: II. Снимается напряжение с КР в момент включения тяговых двигателей. III. Снялось напряжение с КР при пуске тяговых двигателей. IV. Снимается напряжение с КР при следовании на автоматической характеристике ТД. IV. Уравнение прямой, проходящей через данную точку в заданном направлении. Пучок прямых. А — регулярное; б –бигармоническое; в – блочное; г – случайное напряжение В таблице 2.1 U0 — выпрямленное напряжение, I0 – выпрямленный ток, – мощность нагрузки, — коэффициент трансформации. В трехфазной трехпроводной линии имеется три фазных провода. Напряжение между любой парой проводов называется линейным напряжением (Uл). В уголовном праве в зависимости от особенностей психического содержания выделяют прямой и косвенный умысел. В. Для обнаружения антител в реакции непрямой гемагглютинации

ВАХ диода.

(ВАХ) — график зависимости тока через двухполюсник от напряжения на этом двухполюснике. Чаще всего рассматривают ВАХ нелинейных элементов (степень нелинейности определяется коэффициентом нелинейности поскольку для линейных элементов ВАХ представляет собой прямую линию и не представляет особого интереса.

Нелинейность ВАХ обусловлена тем, что сопротивление НЭ зависит от приложенного напряжения (диоды, стабилитроны) или от тока (терморезисторы). ВАХ нелинейных элементов описывается уравнениями, степени которых выше первой. Т.к сопротивление НЭ величина переменная, то мгновенное значение тока в них не пропорциональны мгновенным значениям напряжения. (стр.117 методичка)

Прямой и обратный ток. Прямое и обратное напряжение.

Когда сопротивление р — n перехода мало, через диод течет ток, называемый прямым током . Чем больше площадь р — n перехода и напряжение источника питания, тем больше этот прямой ток. Если полюсы элемента поменять местами, диод окажется в закрытом состоянии. Образуется зона, обедненная электронами и дырками, она оказывает току очень большое сопротивление. Однако в этой зоне небольшой обмен носителями тока между областями диода все же будет происходить. Поэтому через диод пойдет ток, но во много раз меньший, чем прямой. Этот ток называют обратным током диода . Если диод включить в цепь с переменным током, он будет открываться при положительных полупериодах на аноде, свободно пропуская ток одного направления — прямой ток Iпр., и закрываться при отрицательных полупериодах на аноде, почти не пропуская ток противоположного направления — обратный ток Iобр. Напряжение, при котором диод открывается и через него идет прямой ток, называют прямым (Uпp.) , а напряжение обратной полярности, при котором диод закрывается и через него идет обратный ток, называют обратным (Uобр.) При прямом напряжении сопротивление диода хорошего качества не превышает нескольких десятков ом, при обратном же напряжении его сопротивление достигнет десятков, сотен килоом и даже мегаом.

Напряжение пробоя.

Диэлектрик, находясь в электрическом поле, теряет свои электроизоляционные свойства, если напряженность поля превысит некоторое критическое значение. Это явление носит название пробоя диэлектрика или нарушения его электрической прочности. Свойство диэлектрика противостоять пробою называется электрической прочностью (Епр). Напряжение, при котором происходит пробой изоляции, называют пробивным напряжением (Uпр).

ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ ДИОД — полупроводниковый прибор с двумя электродами, обладающий односторонней проводимостью. К полупроводниковым диодам относят обширную группу приборов с p-n-переходом, контактом металл — полупроводник и др. Наиболее распространены электропреобразовательные полупроводниковые диоды. Служат для преобразования и генерирования электрических колебаний. Один из основных современных электронных приборов. Принцип действия полупроводникового диода : В основе принципа действия полупроводникового диода — свойства электронно-дырочного перехода, в частности, сильная асимметрия вольт-амперной характеристики относительно нуля. Таким образом различают прямое и обратное включение. В прямом включении диод обладает малым электросопротивлением и хорошо проводит электрический ток. В обратном — при напряжении меньше напряжения пробоя сопротивление очень велико и ток перекрыт. Характеристики:

2.Полупроводниковые диоды, прямое и обратное включение, вах:

Прямое и обратное включение:

При прямом включении p-n-перехода внешнее напряжение создает в переходе поле, которое противоположно по направлению внутреннему диффузионному полю. Напряженность результирующего поля падает, что сопровождается сужением запирающего слоя. В результате этого большое количество основных носителей зарядов получает возможность диффузионно переходить в соседнюю область (ток дрейфа при этом не изменяется, поскольку он зависит от количества неосновных носителей, появляющихся на границах перехода), т.е. через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном диффузионной составляющей. Диффузионный ток зависит от высоты потенциального барьера и по мере его снижения увеличивается экспоненциально.

Повышенная диффузия носителей зарядов через переход привод к повышению концентрации дырок в области n-типа и электронов в области p-типа. Такое повышение концентрации неосновных носителей вследствие влияния внешнего напряжения, приложенного к переходу, называется инжекцией неосновных носителей. Неравновесные неосновные носители диффундируют вглубь полупроводника и нарушают его электронейтральность. Восстановление нейтрального состояния полупроводника происходит за счет поступления носителей зарядов от внешнего источника. Это является причиной возникновения тока во внешней цепи, называемого прямым.

При включении p-n-перехода в обратном направлении внешнее обратное напряжение создает электрическое поле, совпадающее по направлению с диффузионным, что приводит к росту потенциального барьера и увеличению ширины запирающего слоя. Все это уменьшает диффузионные токи основных носителей. Для неосновных носителе поле в p-n-переходе остается ускоряющим, и поэтому дрейфовый ток не изменяется.

Таким образом, через переход будет протекать результирующий ток, определяемый в основном током дрейфа неосновных носителей. Поскольку количество дрейфующих неосновных носителей не зависит от приложенного напряжения (оно влияет только на их скорость), то при увеличении обратного напряжения ток через переход стремиться к предельному значению IS , которое называется током насыщения. Чем больше концентрация примесей доноров и акцепторов, тем меньше ток насыщения, а с увеличением температуры ток насыщения растет по экспоненциальному закону.

На графике изображены ВАХ для прямого и обратного включения диода. Ещё говорят, прямая и обратная ветвь вольт-амперной характеристики. Прямая ветвь (Iпр и Uпр) отображает характеристики диода при прямом включении (то есть когда на анод подаётся «плюс»). Обратная ветвь (Iобр и Uобр) отображает характеристики диода при обратном включении (то есть когда на анод подаётся «минус»).

Синяя толстая линия – это характеристика германиевого диода (Ge), а чёрная тонкая линия – характеристика кремниевого (Si) диода. На рисунке не указаны единицы измерения для осей тока и напряжения, так как они зависят от конкретной марки диода.

Для начала определим, как и для любой плоской системы координат, четыре координатных угла (квадранта). Напомню, что первым считается квадрант, который находится справа вверху (то есть там, где у нас буквы Ge и Si). Далее квадранты отсчитываются против часовой стрелки.

Итак, II-й и IV-й квадранты у нас пустые. Это потому, что мы можем включить диод только двумя способами – в прямом или в обратном направлении. Невозможна ситуация, когда, например, через диод протекает обратный ток и одновременно он включен в прямом направлении, или, иными словами, невозможно на один вывод одновременно подать и «плюс» и «минус». Точнее, это возможно, но тогда это будет короткое замыкание. Остаётся рассмотреть только два случая – прямое включение диода иобратное включение диода .

График прямого включения нарисован в первом квадранте. Отсюда видно, что чем больше напряжение, тем больше ток. Причём до какого-то момента напряжение растёт быстрее, чем ток. Но затем наступает перелом, и напряжение почти не меняется, а ток начинает расти. Для большинства диодов этот перелом наступает в диапазоне 0,5…1 В. Именно это напряжение, как говорят, «падает» на диоде. Эти 0,5…1 В и есть падение напряжения на диоде. Медленный рост тока до напряжения 0,5…1В означает, что на этом участке ток через диод практически не идёт даже в прямом направлении.

График обратного включения нарисован в третьем квадранте. Отсюда видно, что на значительном участке ток почти не изменяется, а затем увеличивается лавинообразно. Если увеличить, напряжение, например, до нескольких сотен вольт, то это высокое напряжение «пробьёт» диод, и ток через диод будет течь. Вот только «пробой» — это процесс необратимый (для диодов). То есть такой «пробой» приведет к выгоранию диода и он либо вообще перестанет пропускать ток в любом направлении, либо наоборот – будет пропускать ток во всех направлениях.

В характеристиках конкретных диодов всегда указывается максимальное обратное напряжение – то есть напряжение, которое может выдержать диод без «пробоя» при включении в обратном направлении. Это нужно обязательно учитывать при разработке устройств, где применяются диоды.

Сравнивая характеристики кремниевого и германиевого диодов, можно сделать вывод, что в p-n-переходах кремниевого диода прямой и обратный токи меньше, чем в германиевом диоде (при одинаковых значениях напряжения на выводах). Это связано с тем, что у кремния больше ширина запрещённой зоны и для перехода электронов из валентной зоны в зону проводимости им необходимо сообщить большую дополнительную энергию.

Постоянный обратный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Постоянный обратный ток

Cтраница 1

Постоянный обратный ток при Уобр.  [1]

Постоянный обратный ток / 00 — р — ток через диод при постоянном обратном напряжении на нем.  [3]

Постоянный обратный ток ( / ОБр) — Норма на величину / ОБР при комнатной температуре у кремниевых диодов не превышает единиц микроампер, у германиевых составляет десятки и сотни микроампер.  [4]

Постоянный обратный ток / обр — ток через диод при постоянном обратном напряжении на нем. Значение / обр измеряется, как правило, при максимальном обратном напряжении t / обр. Ток Човр является одним из важнейших показателей качества диода.  [5]

Метод измерения постоянного обратного тока Диоды полупроводниковые. Метод измерения постоянного обратного напряжения Диоды полупроводниковые. Методы измерения постоянного прямого напряжения и постоянного прямого тока Диоды полупроводниковые.  [6]

Рекомендуется использовать диоды при постоянном прямом напряжении не более 0 5 В и постоянном обратном токе не более 0 8 предельного.  [7]

Рекомендуется использовать диоды при постоянном прямом напряжении не более 0 5 В и постоянном обратном токе не более 0 8 предельного.  [8]

Основными параметрами полупроводниковых диодов являются: постоянный прямой ток / п — ток через диод в прямом направлении; постоянный обратный ток / обр — ток через диод в обратном направлении; максимально допустимый средний выпрямленный ток / вп.ср. тах ( средний за период, постоянная составляющая), который может длительно проходить через диод, не вызывая изменения его параметров; максимально допустимый постоянный прямой ток / пр.  [10]

Таким образом, переходная характеристика диода при переключении его из прямого направления на обратное включает в себя две фазы: фазу постоянного обратного тока ( или фазу высокой обратной проводимости) и фазу спада ( или восстановления) обратного тока.  [11]

Пользуясь вольт-амперной характеристикой диода Д101, изображенной на рис. 7.2 а, определить при Г20 и 70 С: а) дифференциальные и сопротивления постоянному прямому току 500 мкА, 1 и 1 5 мА и постоянному обратному току при напряжении 50 В; в) мощности, рассеиваемые диодом при прохождении прямого тока 0 5 мА, и обратного тока при напряжении — 50 В.  [12]

Выпрямительные свойства диодов характеризуются также значением обратных токов. Лбр вызывает протекание постоянного обратного тока / Обр.  [13]

В зависимости от типа диода значение i / np колеблется в пределах от 0 3 до 10 В. При приложении обратного напряжения в реальном диоде возникает постоянный обратный ток / Обр, обусловленный движением неосновных носителей через р-п переход. Этот ток является причиной пробоя диода, если обратное напряжение превысит некоторое предельное значение.  [15]

Страницы:      1    2

Обратный ток диода формула. Обратное напряжение

U обр. m ах = 1,045U ср.

В ряде практических приложений для выпрямления переменного тока и плавного регулирования мощности передаваемой в нагрузку используют тиристорные преобразователи. При этом, малые токи управления позволяют управлять большими токами нагрузки.

Пример простейшего управляемого по мощности тиристорного выпрямителя показан на рис. 7.10.

Рис. 7.10. Тиристорная схема выпрямителя

На рис. 7.11 приведены временные диаграммы, поясняющие принцип регулирования среднего значения выпрямленного напряжения.

Рис. 7.11. Временные диаграммы работы тиристорного выпрямителя

В этой схеме предполагается, что входное напряжение U вх для регулируемого тиристорного формируется, например, двухполупериодным выпрямителем. Если управляющие импульсы U у достаточной амплитуды подаются в начале каждого полупериода (участок о-а на диаграмме U вых), выходное напряжение будет повторять напряжение двухполупериодного выпрямителя. Если сместить управляющие импульсы к середине каждого полупериода, то импульсы на выходе будут иметь длительность, равную четверти полупериода (участок b-с). Дальнейшее смещение управляющим импульсов приведет к дальнейшему уменьшению средней амплитуды выходных импульсов (участок d – e).

Таким образом, подавая на тиристор управляющие импульсы, сдвигающиеся по фазе относительно входного напряжения, можно превратить синусоидальное напряжение (ток) в последовательность импульсов любой длительности, амплитуды и полярности, то есть можно изменять действующее значение напряжения (тока) в широких пределах.

7.3 Сглаживающие фильтры

Рассмотренные схемы выпрямления позволяют получать однополярное пульсирующее напряжение, которое не всегда применимо для питания сложных электронных приборов, поскольку, из-за больших пульсаций, приводят к неустойчивости их работы.

Для значительного уменьшения пульсации применяют сглаживающие фильтры. Важнейшим параметром сглаживающего фильтра является коэффициент сглаживания S, определяемый по формуле S= 1 / 2 , где  1 и  2 – коэффициенты пульсаций на входе и выходе фильтра соответственно. Коэффициент пульсации показывает во сколько раз фильтр уменьшает пульсации. В практических схемах коэффициент пульсаций на выходе фильтра может достигать значений 0,00003.

Основными элементами фильтров являются реактивные элементы – емкости и индуктивности (дроссели). Рассмотрим вначале принцип работы простейшего сглаживающего фильтра, схема которого приведена на рис. 7.12.

Рис. 7.12. Схема простейшего сглаживающего фильтра с однополупериодным выпрямителем

В этой схеме сглаживание напряжения на нагрузке после однополупериодного диодного выпрямителя VD осуществляется с помощью конденсатора С, подключенного параллельно нагрузке R н.

Временные диаграммы, поясняющие работу такого фильтра, приведены на рис. 7.13. На участке t1 – t2 входным напряжением диод открывается, а конденсатор заряжается. Когда входное напряжение начнет уменьшаться, диод закрывается напряжением, накопленным на конденсаторе U с (участок t1 – t2). На этом интервале источник входного напряжения отключается от конденсатора и нагрузки, и конденсатор разряжается через сопротивления нагрузки R н.

Рис. 7.13. Временные диаграммы работы фильтра с однополупериодным выпрямителем

Если ёмкость достаточно велика, по разряд емкости через R н будет происходить с большой постоянной времени =R н С, и следовательно, уменьшение напряжение на конденсаторе будет небольшим, а эффект сглаживания – значительным. С другой стороны, чем больше емкость тем короче отрезок t1 – t2 в течении которого диод открыт и через него течет ток i  возрастающий (при заданном среднем токе нагрузки) при уменьшении разности t2 – t1. Такой режим работы может привести к выходу из строя выпрямительного диода, и, кроме того, является достаточно тяжелым и для трансформатора.

При использовании двухполупериодных выпрямителей величина пульсаций на выходе емкостного фильтра уменьшается, поскольку конденсатор за время между появлением импульсов на меньшую величину, что хорошо иллюстрируется рис. 7.14.

Рис. 7.14. Сглаживание пульсаций двухполупериодного выпрямителя

Для расчета величины пульсаций на выходе емкостного фильтра произведем аппроксимацию пульсаций выходного напряжения пилообразной кривой ток, как это показано на рис. 7.15.

Рис. 7.15. Аппроксимация напряжения пульсаций

Изменение заряда на конденсаторе определяется выражением

∆Q=∆UC=I н Т 1 ,

где Т 1 – период пульсаций, I н – среднее значение тока нагрузки. С учетом того, что I н = И ср / R н, получаем

.

Из рис. 7.15 следует, что

при этом двойная амплитуда пульсаций определяется выражением

.

Сглаживающими свойствами обладают и индуктивные фильтры, причем лучшими сглаживающими свойствами обладают фильтры, содержащие индуктивность и емкость, соединенные так, как показано на рис. 7.16.

Рис. 7.16. Сглаживающий фильтр с индуктивностью и емкостью

В этой схеме емкость конденсатора выбирается таким образом, чтобы его реактивное сопротивление было значительно меньшим сопротивления нагрузки. Достоинством такого фильтра является то, что он уменьшает величину входной пульсации ∆U до величины
, гдеω — частота пульсаций.

На практике широкое распространение получили различные типы F — образных и П – образных фильтров, варианты построения которых представлены на рис. 7.17.

При небольших токах нагрузки хорошо работает F — образный выпрямитель, представленный на рис. 7.16.

Рис. 7.17. Варианты построения фильтра

В наиболее ответственных схемах используют многозвенные схемы фильтрации (рис. 7.17 г).

Часто дроссель заменяют резисторами, что несколько снижает качество фильтрации, но значительно удешевляет фильтры (рис. 7.17 б, в).

Основной внешней характеристикой выпрямителей с фильтром является зависимость среднего значения выходного напряжения U ср (напряжения на нагрузке) от среднего значения выходного тока.

В рассмотренных схемах увеличение выходного тока приводит к уменьшению U ср из-за увеличения падения напряжения на обмотках трансформатора, диодах, подводящих проводах, элементах фильтра.

Наклон внешней характеристики при заданном среднем токе определяют через выходное сопротивление R вых, определяемое по формуле:

I cр – задано. Чем меньше величина R вых, тем меньше выходное напряжение зависит от выходного тока, тем лучше схема выпрямителя с фильтром. На рис. 7.18 приведены типовые зависимости U ср от I ср для различных вариантов фильтрации.

Рис. 7.18. Типовые зависимости U ср от I ср для различных схем фильтрации

Published Date: 23.12.2017

А Вы знаете, что такое обратное напряжение?

Обратное напряжение

Обратное напряжение — это тип сигнала энергии, создаваемого при изменении полярности электрического тока. Такое напряжение часто возникает, когда обратная полярность подается на диод, заставляя диод реагировать, работая в обратном направлении. Эта обратная функция может также создавать напряжение пробоя внутри диода, так как это часто приводит к поломке схемы, к которой применяется напряжение.

Обратное напряжение возникает, когда источник подключения энергетического сигнала к цепи применяется инвертированным образом. Это означает, что положительный источник свинца подключен к заземленному или отрицательному проводнику цепи и наоборот. Эта передача напряжения часто не предназначена, так как большинство электрических схем не способны обрабатывать напряжения.

Когда минимальное напряжение подается на схему или на диод, это может привести к тому, что схема или диод будут работать в обратном порядке. Это может вызвать реакцию, такую ​​как двигатель вентилятора коробки, вращаясь неправильно. Элемент будет продолжать функционировать в таких случаях.

Когда величина напряжения, приложенного к цепи, слишком велика, сигнал для принимаемой схемы, однако, это называется пробивным напряжением. Если входной сигнал, который был обратный, превышает допустимое напряжение для цепи для поддержания, схема может быть повреждена за пределами остальной используемой. Точка, в которой цепь повреждена, относится к значению напряжения пробоя. Это напряжение пробоя имеет пару других имен, пиковое обратное напряжение или обратное пробивное напряжение.

Обратное напряжение может вызвать напряжение пробоя, которое также влияет на работу других компонентов схемы. За пределами повреждающих диодов и функций цепи обратного напряжения он также может стать пиковым обратным напряжением. В таких случаях схема не может содержать количество входной мощности от сигнала, который был обращен вспять, и может создавать напряжение пробоя между изоляторами.

Это напряжение пробоя, которое может возникать через компоненты схемы, может вызвать пробой компонентов или проволочных изоляторов. Это может превратить их в сигнальные проводники и повредить цепь, проводя напряжение на разные части схемы, которые не должны принимать его, что приводит к нестабильности по всей цепи. Это может вызвать дуги напряжения от компонента к компоненту, что также может быть достаточно мощным, чтобы зажечь различные компоненты схемы и привести к пожару.

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:
1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству.

Особенности устройства

Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида.

Диод состоит из следующих основных элементов:

• Корпус . Выполняется в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и другие прочные материалы.
• Катод . Он расположен внутри баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее простым устройством катода является тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оснащены косвенно накаляющимися электродами, которые выполнены в виде металлических цилиндров со свойством активного слоя, имеющего возможность испускать электроны.
• Подогреватель . Это особый элемент в виде нити, раскаляющейся от электрического тока. Подогреватель расположен внутри косвенно накаляющегося катода.
• Анод . Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет положительный потенциал, по сравнению с катодом. Форма анода чаще всего так же, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода аналогичны эмиттеру и базе полупроводников.
• Кристалл . Его материалом изготовления является германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с недостатком электронов. Другая часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположенная между этими двумя частями кристалла, называется р-n переходом.

Эти особенности конструкции диода позволяют ему проводить ток в одном направлении.

Принцип действия

Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.

Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки. В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения. При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия. Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».

Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально. Для диода же, большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.

Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.

При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы ограничить температуру работы полупроводников, их корпус монтируют на теплоотводящие радиаторы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.

Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.

При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит. В результате мы выяснили, что диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм. В этом можно убедиться путем измерения мультиметром.

Сопротивление полупроводникового кристалла может изменяться в зависимости от напряжения. При увеличении этого значения сопротивление снижается, и наоборот.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

Published Date: 23.12.2017

А Вы знаете, что такое обратное напряжение?

Обратное напряжение

Обратное напряжение — это тип сигнала энергии, создаваемого при изменении полярности электрического тока. Такое напряжение часто возникает, когда обратная полярность подается на диод, заставляя диод реагировать, работая в обратном направлении. Эта обратная функция может также создавать напряжение пробоя внутри диода, так как это часто приводит к поломке схемы, к которой применяется напряжение.

Обратное напряжение возникает, когда источник подключения энергетического сигнала к цепи применяется инвертированным образом. Это означает, что положительный источник свинца подключен к заземленному или отрицательному проводнику цепи и наоборот. Эта передача напряжения часто не предназначена, так как большинство электрических схем не способны обрабатывать напряжения.

Когда минимальное напряжение подается на схему или на диод, это может привести к тому, что схема или диод будут работать в обратном порядке. Это может вызвать реакцию, такую ​​как двигатель вентилятора коробки, вращаясь неправильно. Элемент будет продолжать функционировать в таких случаях.

Когда величина напряжения, приложенного к цепи, слишком велика, сигнал для принимаемой схемы, однако, это называется пробивным напряжением. Если входной сигнал, который был обратный, превышает допустимое напряжение для цепи для поддержания, схема может быть повреждена за пределами остальной используемой. Точка, в которой цепь повреждена, относится к значению напряжения пробоя. Это напряжение пробоя имеет пару других имен, пиковое обратное напряжение или обратное пробивное напряжение.

Обратное напряжение может вызвать напряжение пробоя, которое также влияет на работу других компонентов схемы. За пределами повреждающих диодов и функций цепи обратного напряжения он также может стать пиковым обратным напряжением. В таких случаях схема не может содержать количество входной мощности от сигнала, который был обращен вспять, и может создавать напряжение пробоя между изоляторами.

Это напряжение пробоя, которое может возникать через компоненты схемы, может вызвать пробой компонентов или проволочных изоляторов. Это может превратить их в сигнальные проводники и повредить цепь, проводя напряжение на разные части схемы, которые не должны принимать его, что приводит к нестабильности по всей цепи. Это может вызвать дуги напряжения от компонента к компоненту, что также может быть достаточно мощным, чтобы зажечь различные компоненты схемы и привести к пожару.

Навигация по записям

Полезно

Ремонт интерьер строительство

В течение жизненного цикла здания ремонтные работы в определенный период необходимы, чтобы обновить интерьер. Модернизация также необходима, когда дизайн интерьера или функциональность отстают от современности.

Многоэтажное строительство

В России насчитывается более 100 миллионов единиц жилья, а большинство из них — «односемейные дома» или коттеджи. В городах, в пригородах и в сельской местности, собственные дома являются очень распространенным видом жилья.
Практика проектирования, строительства и эксплуатации зданий чаще всего является коллективной работой различных групп профессионалов и профессий. В зависимости от размера, сложности и цели конкретного проекта здания команда проекта может включать:
1. Разработчик недвижимости, который обеспечивает финансирование проекта;
Один или несколько финансовых учреждений или других инвесторов, которые предоставляют финансирование;
2. Органы местного планирования и управления;
3. Служба, который выполняет ALTA / ACSM и строительные обследования в рамках всего проекта;
4. Руководители зданий, которые координируют усилия различных групп участников проекта;
5. Лицензированные архитекторы и инженеры, которые проектируют здания и готовят строительные документы;

Что такое прямое и обратное напряжение? Пытаюсь понять принцип действия полевого транзистора. и получил лучший ответ

Ответ от Вовик[активный]
Прямое — к плюсу прикладывается плюс, к минусу — минус. Обратное — к плюсу — минус, к минусу — плюс.
Применительно к полевому транзистору — между истоком и затвором.
База и эмиттер есть у биполярного транзистора, не у полевого.
Биполярный транзистор представляет собой два встречно включенных р-п перехода с одним общим выходом — эмиттер — база (типа общий) — коллектор, как два диода, только общая «прослойка» тонкая и проводит ток, если подать прямое напряжение, которое называется открывающим, между эмиттером и базой.
Чем больше прямое напряжение между базой и эмиттером, тем больше открыт транзистор и меньше его сопротивление эмиттер-коллектор, т. е. между напряжением эмиттер-база и сопротивлением биполярного транзистора обратная зависимость.
Если между базой и эмиттером подать обратное напряжение, транзистор закроется совсем и не будет проводить ток.
Если подать напряжение только на базу и эмиттер или базу и коллектор, получится обычный диод.
Полевой транзистор устроен несколько по-иному. Там тоже три вывода, но называются сток, исток и затвор. Там только один р-п переход, затвор -> сток-исток или затвор

Ответ от ALEX R [гуру]
На 1 вопр прям и обр напр бывает у полупроводника (диода) т. е. диод в ппрямом нпр ток пропускает, а ежели ток течёт обратно, всё закрыт. Для ясности нипель велосипедной шины туда дуй, обратно нет. Полевой тр-р, вот чисто для понимания нет злектронной связи между затвором и сток исток, а ток пропускает за счёт зл поля созд на затворе. Вот как то так.

Ответ от Александр Егоров [гуру]
прямое — минус к области с n-проводимостью, плюс к области к с р-проводимостью
обратное наоборот
подавая только на эмитер и коллектор ток проходить не будет, т. к. ионизированные атомы базы будут отталкивать от pn перехода свободные заряды эмитера (которым итак непросто перескочить pn переход, тк это диэлектрик) . А если подать напряжение на базу, то оно «высосет» из базы свободные заряды и они уже не будут отталкивать заряды эмитера, мешая им пересекать pn переход. Транзистор откроется.
Кстати эмитер, коллектор и базу имеет не полевой, а биполярный транзистор.
Если подать напряжение только на базу и эмитер или базу и коллектор, то это будет простой диод (каждый pn переход это диод).

Ответ от User user [гуру]
полевой транзистор имеет канал р или n типа управляемый полем. выводы транзистора затвор сток исток

Что такое прямое напряжение. Чем отличается прямой диод от обратного диода

Обратный ток диода / 0, если утечки малы, почти не зависит от напряжения на р — / г-переходе, но в сильной степени зависит от температуры. При достижении напряжения пробоя обратный ток резко возрастает за счет лавинного, или Зенеровского, пробоя. Если прибор не рассчитан специально для работы в области пробоя (как, например, стабилитрон и обращенный диод), то вслед за лавинным наступает и тепловой пробой, и диод гибнет. Заметим, что иногда тепловой пробой развивается раньше всех остальных.  

Обратный ток диода растет с увеличением обратного напряжения. Главными причинами различия обратных ветвей характеристики реального и идеального диодов являются ток т е р м о — генерации в объеме и на поверхности перехода и ток утечки по поверхности перехода. В германиевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации мал и обратный ток близок к току насыщения. В кремниевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации является основной составляющей обратного тока.  

Обратный ток диода зависит от температуры корпуса еще сильнее и имеет положительный коэффициент. Так, при увеличении температуры на каждые 10 С обратный ток германиевых диодов увеличивается в 2 раза, а кремниевых — 2 5 раза.  

Типовая вольт-амперная характеристика диода.

Схема замещения фотодиода.| Семейство вольт-амперных характеристик фотодиода.| Относительная спектральная чувствительность г германиевых и кремниевых фотодиодов.

Обратный ток диода возрастает при освещении p — n — перехода. Этот эффект может использоваться для фотометрических измерений. С этой целью в корпусе фотодиода делается прозрачное окно. На рис. 10.5 показано схемное обозначение фотодиода, на рис. 10.6 приведена его схема замещения, а на рис. 10.7 представлено семейство характеристик. Для фотодиодов характерно наличие тока короткого замыкания, который пропорционален его освещенности, поэтому в отличие от фоторезисторов фотодиод может использоваться без дополнительного источника питания. Чувствительность фотодиодов обычно составляет около 0 1 мкА / лк. При подаче на фотодиод запирающего напряжения фототок практически не изменяется. Такой режим работы фотодиода предпочтителен, когда требуется получить большое быстродействие, так как с ростом запирающего напряжения уменьшается собственная емкость р-п-пе-рехода.  

Обратный ток диода изме-ряется микроамперметром ИТ. Выходное сопротивление генератора постоянного напряжения должно быть достаточно малым, так как выходное напряжение ГН не должно меняться более чем на 1 % при изменении величины / обр от нуля до максимального (для испытываемого диода) значения. Вольтметр включают до измерителя тока и его блока защиты БЗ. Поэтому падение напряжения на измерителе тока и токонесущих элементах схемы защиты не должно превышать 2 % от устанавливаемой величины обратного напряжения. Если генератор напряжения питается от сети, то пульсации на его выходе не должны превышать 1 % от выходного напряжения.  

А.Н. Морковин

Исследование вольт-амперной характеристики полупроводникового диода

Мариуполь, 2012 г.

Цель работы: Изучить особенности, режимы и принципы функционирования полупроводникового диода.

Теоретическое введение

Полупроводниковые диоды — широкий класс твердотельных приборов, предназначенных для осуществления нелинейных преобразований электрических сигналов (выпрямление, детектирование, генерирование и т.д.), преобразования электрической энергии в излучение (светодиоды, лазеры) и, наоборот, преобразования излучения в электрическую энергию (фотопреобразователи, солнечные элементы).

Принцип работы диодов базируется на процессах, протекающих вследствие образования p-n-перехода.

Изучим терминологический аппарат.

Полупроводник — это материал

Если легировать 4-валентный полупроводник (например, кремний) 5-валентной примесью (например, фосфором) мы получим полупроводник n-типа донорной . Дополнительный пятый электрон донорной примеси проще переходит в свободное состояние и перенос заряда осуществляется свободными электронами.

Для полупроводника n-типа проводимости электроны являются основными носителями заряда . Дырки — неосновные носители заряда .

При легировании 4-валентного полупроводника (например, кремния) 3-валентной примесью (например, бором) получим полупроводник p-типа . В этом случае примесь называется акцепторной . Поскольку 3-валентная примесь, для обеспечения нормальной ковалентной связи в кристаллической решетке, забирает один недостающий электрон кремния, в валентной зоне возникает дырка. Вследствие чего перенос заряда в полупроводнике p-типа имеет дырочную природу.

Для полупроводника p-типа дырки будут являться основными носителями заряда. Электроны — неосновные носители заряда.

Контакт полупроводников n-типа и p-типа, из-за разности концентраций основных носителей заряда, приводит к образованию неподвижного объемного заряда и, как следствие, к нелинейной зависимости тока от подаваемого на p-n-переход напряжения.

Равновесное состояние p-n-перехода

Пусть внутренняя граница раздела двух областей полупроводника с различным типом проводимости является плоскость ММ (см. рис. 2). Слева находится полупроводник p-типа, справа — n-типа.

Т.к. в полупроводнике n-типа концентрация свободных электронов значительно превышает их концентрацию в соседнем полупроводнике p-типа, возникает градиент концентрации, заставляющий основные носители заряда (в данном случае электроны) диффундировать в соседнюю область.

Таким образом, из полупроводника n-типа основные носители заряда (электроны) диффундируют в p-область. Им на встречу, увлекаемые все тем же градиентом концентрации, из p-области в n-область движутся дырки. Мы имеем диффузионные потоки основных носителей заряда через p-n-переход.

При этом электроны, перешедшие из n-области в p-область, рекомбинируют вблизи границы раздела этих областей с дырками p-области; точно также дырки, перешедшие из p-области в n-облатсь, рекомбинируют здесь с электронами этой области. В результате этого в приконтактном слое n-области практически не остается свободных электронов и в нем формируется неподвижный объемный положительный заряд ионизированных доноров.

В приконтактном слое p-области практически не остается дырок и в нем формируется неподвижный объемный отрицательный заряд ионизированных акцепторов.

Неподвижный объемный заряд создает в p-n-переходе контактное электрическое поле с определенной разностью потенциалов, локализованное в области перехода и практически не выходящее за его приделы. Поэтому вне слоя, где поля нет, свободные носители заряда движутся по-прежнему хаотично и число носителей, ежесекундно наталкивающихся на слой объемного заряда, зависит только от их концентрации и скорости теплового движения.

Если в слой объемного заряда влетает неосновной носитель (электрон для p-области или дырка для n-области), то контактное поле подхватывает его и перебрасывает через этот слой. Рис. 6. Схема изучения ВАХ диода.

Ход работы:

1. 
   Изменяя напряжение U вх необходимо снять зависимость обратного тока (амперметр А) от обратного смещения на p-n-переходе (вольтметр V). Количество точек и шаг изменения U вх выбрать таким, чтобы на итоговой ВАХ диода было видно увеличение обратного тока вблизи нулевого смещения, дальнейший выход на плато и пробой. Запрещается выходить в режим глубокого пробоя, чтобы не допустить перегрева диода и выхода из строя прибора.
2. 
   Переключить напряжение на прямое смещение и снять зависимость тока (амперметр А) от напряжения на p-n-переходе (вольтметр V) в прямом смещении.
3. 
   В процессе получения точек для построения ВАХ записывать напряжение, подаваемые на вход схемы (U вх).
4. 
   Данные эксперимента занести в таблицу 1.
5. 
   Из таблицы 1, учитывая пределы измерения и показания измерительных приборов, преобразовать экспериментальные данные и занести их в таблицу 2.
6. 
   На основе таблицы 2 построить вольт-амперную характеристику диода (аналогично рис. 5).
7. 
   Повторить инструкции пунктов 1 — 7 для второго стабилитрона лабораторного стенда.

Для заполнения данными таблиц 1 и 2, а также для построения вольт-амперной характеристики можно воспользоваться компьютерными программами (Excel, Open Office Calc, Google документы). Таблицы и графики должны быть распечатаны, вырезаны и вклеены в лабораторную тетрадь.

Примечание:

Максимально допустимый ток стабилизации I ст.макс. — это наибольший ток через стабилитрон, при котором температура его р-n-перехода не превышает допустимой. Превышение тока I ст.макс. ведет к тепловому пробою р-n-перехода и, естественно, к выходу прибора из строя.

Для стабилитронов лабораторного стенда I ст.макс. = 29 мА (данные взяты из таблицы характеристик данной марки стабилитрона).

Основываясь на максимальном значении тока стабилизации и максимально возможном напряжении лабораторного источника (30 В) необходимо рассчитать номинал сопротивления R исходя из следующих соображений: при максимальном напряжении U вх ток через стабилитрон не должен превысить I стаб. Напряжение на диоде, В

Ток в схеме, мА

Диод №1. Полярность на входе (а).

0,1

0,2

…

Диод №1. Полярность на входе (б).

0,1

0,2

…

Диод №2. Полярность на входе (а).

0,1

0,2

…

Диод №2. Полярность на входе (б).

0,1

0,2

…

Контрольные вопросы:

1. 
   Поясните принцип образования объемного неподвижного заряда на границе p-n-перехода.
2. 
   Почему обратный ток p-n-перехода не меняется при увеличении обратного смещения до наступления пробоя?
3. 
   Чем обусловлено увеличение тока при подаче прямого напряжения на p-n-переход?
4. 
   Какой пробой наблюдается в стабилитроне? Какова его физическая природа?
5. 
   Что показывает амперметр А в схеме на рис. 6?
6. 
   Зачем в экспериментальной схеме, изображенной на рис. 6, применяется сопротивление R?
7. 
   Что показывает вольтметр V в схеме на рис. 6?
8. 
   На диод подается смещение U вх, при появлении тока в схеме напряжение V, падающее на диоде, уменьшается. Где падает разность напряжений U вх – V? Почему при отсутствии тока в схеме U вх = V?
9. 
   Меняется ли напряжение на диоде в режиме пробоя c увеличением обратного смещения U вх? Какие выводы из этого следуют?

Существует три вида диодов:

Газонаполненные;

Электровакуумные;

Полупроводниковые диоды, про которые и будет идти речь дальше.

В чистом полупроводнике отсутствуют свободные электроны, поэтому его электропроводность, как и у диэлектрика крайне мала. Если добавить в полупроводник примесь, то проводимость увеличится. Для того чтоб заметить изменение электропроводимости, достаточно в чистый полупроводник добавить очень малое количество примеси – 1 атом примеси на 10 6 атомов полупроводника. Электрическая проводимость любого вещества зависит от наличия в атоме свободных, слабо связанных электронов на внешней орбите.

Если электрон освободился от соседнего атома, то на месте оборванного электрона появилась новая дырка. Электроны двигаются от отрицательного к положительному потенциалу, а дырки можно рассматривать как такие, что двигаются в обратном направлении. Также дырки можно рассматривать как элемент положительного заряда. Примеси, которые образовывают свободные электроны в полупроводнике, называются донорными, а которые делают дырки – акцепторными. Процесс заполнения неполных валентных связей называется рекомбинация.

Рисунок 1 – Проводимость полупроводникового диода

p — n переход – это переходной слой, полученный на границе полупроводников разной проводимости.

Различают два типа перехода:

Плоскостной;

Точечный.

Принцип работы полупроводникового диода основан на особенности p — n перехода — ярко выраженная проводимость, которая зависит от полярности приложенного напряжения (рисунок 1).

На основании представленных характеристик материалов создан полупроводниковый прибор – диод.

Рисунок 2 – Обозначение диода

в электрических схемах – VD .

Основные электрические параметры диода:

1. І ном – максимальное значение действующего тока через диод, которое его не перегревает.

2. Максимальный импульсный ток – І і. max .

3. Обратное максимальное напряжение U обр.

Все полупроводниковые приборы очень чувствительны к примесям в воздухе, поэтому их размещают в герметичном корпусе из стекла или керамики.

Работа диода при прямом приложенном напряжении имеет следующий вид (ток — черная кривая, напряжение — красная):

Рисунок 3 – Ток и напряжение на диоде

С рисунка видно, что при положительном напряжении диод VD открывается и напряжение имеет малое значение, при отрицательном напряжении диод закрывает мгновенно, переставая пропускать через себя ток.

Широко применяются при необходимости преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямленное напряжение будет иметь пульсирующий вид, как изображено на рисунке 3 – однополупериодное выпрямление, если же применять диодный мост , то будет осуществлено двухполупериодное выпрямление. В полученном пульсирующем напряжении для электрических приборов будет важно действующее значение напряжения . Для трехфазных сетей применяют выпрямитель Ларионова.

Специальные диоды

– разновидность диода, которому характерна вертикально спадающая ВАХ, на которой стабилитрон предназначен продолжительно работать.

Рисунок 4 – Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона

Предназначается для работы в источниках питания для стабилизации напряжения.

Основные характеристики: U стабилизации , І min , I max – граничные значения тока через стабилитрон.

Туннельный диод – это диод, которому характерно наличие в прямой ветке вольт-амперной характеристики участок с обратным сопротивлением. При увеличении прямого напряжения монотонно увеличивается выходное значение тока. Напряжение пробоя такого полупроводника практически равно нулю.

Рисунок 5 – ВАХ туннельного диода

Используются в схемах переключения и генераторах электрических колебаний.

Динистор – специальный диод, который сохраняет высокое сопротивление до определенного значения прямого напряжения, после чего сопротивление резко спадает и равно величине сопротивления открытого диода.

Рисунок 6 – Вольт-амперная характеристика динистора

Используют в схемах автоматики и генераторах переменно-линейного напряжения.

Варикап – диод, у которого изменяется емкость в зависимости от значения приложенного обратного напряжения.

Рисунок 7 – ВАХ варикапа

Применяются в электрических схемах, где необходима настройка частоты контура колебания, деление или умножение частоты.

Характерные для варикапа параметры:

Общая емкость – измеренная емкость при определенном обратном напряжении;

Коэффициент перекрытия по емкости – при двух некоторых значениях напряжения отношения емкостей варикапа.

Температурный коэффициент емкости – относительное изменение емкости, вызванное сменой температуры.

Предельная частота – та, на которой реактивная составляющая варикапа становится равна активной.

– спец диод, обратная проводимость которого изменяется от величины светового потока Ф.

Рисунок 8 – ВАХ фотодиода

Используются в измерителях светового потока и приборах автоматики.

Светодиод излучает свет при прохождении через него в прямом направлении электрического тока, цвет свечения определяется химическим составом кристалла.

Отличительной особенностью светодиода является экономичность – очень малое потребление тока (2-5мА).

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про смотри здесь.

Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.

Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.

На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.

Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В: 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В: 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.

Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?

На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.

У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.

Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.

Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.

Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.

Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.

Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.

В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).

П олупроводниками являются вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и изоляторами, по своим электропроводящим свойствам.
В полупроводниках, как и в металлах ток представляет из себя упорядоченное движение заряженных частиц.
Однако, вместе с перемещением отрицательных зарядов(электронов) в полупроводниках имеет место упорядоченное перемещение положительных зарядов, т. н. — дырок .

Дырки получаются при участии ионов вещества полупроводника — атомов с сбежавшими электронами. В реальности, ионизированные атомы не покидают своего места, в кристаллической решетке. На самом деле, имеет место поэтапное изменение состояния атомов вещества, когда электроны перескакивают с одного атома, на другой. Возникает процесс, внешне выглядящий, как упорядоченное движение неких условных положительно заряженных частиц — дырок .

В обычном, чистом полупроводнике соотношение дырок и свободных электродов 50%:50%.
Но стоит добавить в полупроводник небольшое количество вещества — примеси, как это соотношение претерпевает значительные изменения. В зависимости от особенностей добавленного вещества полупроводник приобретает либо ярко выраженную электронную проводимость(n-тип), либо его основными носителями становятся дырки(p-тип).

Полупроводниковый переход(p-n) формируется на стыке двух фрагментов полупроводникового материала, имеющих разную проводимость. Он представляет из себя крайне тонкую область, обедненную носителями обоих типов. p-n переход имеет незначительное сопротивление, когда направление тока — прямое, и очень большое, когда направление тока — обратное.

Обычный полупроводниковый диод состоит из одного полупроводникового перехода, снабженного двумя выводами — анодом (положительным электродом) и катодом — отрицательным электродом. Соответственно, диод обладает свойством односторонней проводимости — он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Что это означает на практике?
Представим себе электрическую цепь, состоящую из батарейки и лампочки накаливания, подключенной последовательно через полупроводниковый диод. Лампочка будет гореть только в том случае, если анод (положительный электрод) подключен к плюсу источника питания (батарейки) а катод (отрицательный электрод) к минусу — через накальную нить лампочки.

Это и является прямым включением полупроводникового диода. Если поменять полярность источника питания, включение диода окажется обратным — лампочка гореть не будет. Обратите внимание как выглядит обозначение полупроводникового диода на схеме — треугольная стрелочка, указывающая прямое включение, совпадает с общепринятым в электротехнике направлением тока — от плюса источника питания, к минусу. Вертикальная черточка примыкающая к ней символизирует преграду для движения тока в обратном направлении.

Существует одно обязательное условие для нормальной работы любого полупроводникового диода. Напряжение источника питания должно превышать некоторый порог (величину потенциала внутреннего смещения p-n перехода). Для выпрямительных диодов он как правило — меньше 1 вольта, для германиевых высокочастотных диодов порядка 0,1 вольта, для светодиодов может превышать 3 вольта. Это свойство полупроводниковых диодов можно использовать при создании низковольтных стабилизированных источников питания.

Если диод подключить обратно и постепенно повышать напряжение источника питания, в некоторый момент обязательно наступит обратный электрический пробой p-n перехода. Диод начнет пропускать ток и в обратном направлении, а переход окажется испорченным. Величина максимального допустимого обратного напряжения (Uобр.и.) широко разнится у различных типов полупроводниковых диодов и является очень важным параметром.

Вторым, не менее важным параметром можно назвать предельное значение прямого тока-Uпр. Этот параметр напрямую зависит от величины падения напряжения на переходе полупроводникового диода, материала полупроводника и теплообменных характеристик корпуса.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

диодов — learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 61

Реальные характеристики диода

В идеале , диоды будут блокировать любой ток, текущий в обратном направлении, или просто действовать как короткое замыкание, если ток идет вперед. К сожалению, реальное поведение диодов не совсем идеальное. Диоды действительно потребляют некоторое количество энергии при проведении прямого тока, и они не будут блокировать весь обратный ток.Реальные диоды немного сложнее, и все они имеют уникальные характеристики, которые определяют, как они на самом деле работают.

Соотношение тока и напряжения

Наиболее важной характеристикой диода является его вольт-амперная зависимость ( i-v ). Это определяет ток, протекающий через компонент, с учетом того, какое напряжение на нем измеряется. Резисторы, например, имеют простую линейную зависимость i-v … Закон Ома. Кривая i-v диода, однако, полностью не -линейна.Выглядит это примерно так:

Отношение тока к напряжению диода. Чтобы преувеличить несколько важных моментов на графике, масштабы как в положительной, так и в отрицательной половине не равны.

В зависимости от приложенного к нему напряжения диод будет работать в одном из трех регионов:

1. Прямое смещение : Когда напряжение на диоде положительное, диод включен, и ток может протекать через него. Напряжение должно быть больше прямого напряжения (V _F ), чтобы ток был значительным.
2. Обратное смещение : Это режим «выключения» диода, когда напряжение меньше, чем V _F , но больше, чем -V _BR . В этом режиме ток (в основном) заблокирован, а диод выключен. Очень малый ток (порядка нА), называемый током обратного насыщения, может протекать через диод в обратном направлении.
3. Пробой : Когда напряжение, приложенное к диоду, очень большое и отрицательное, большой ток может течь в обратном направлении, от катода к аноду.

прямое напряжение

Чтобы «включиться» и провести ток в прямом направлении, диод требует приложения определенного количества положительного напряжения. Типичное напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (В _F ). Он также может называться напряжения включения или напряжения включения .

Как мы знаем из кривой i-v , сквозной ток и напряжение на диоде взаимозависимы.Больше тока означает большее напряжение, меньшее напряжение означает меньший ток. Однако, когда напряжение приближается к номинальному прямому напряжению, большое увеличение тока по-прежнему должно означать только очень небольшое увеличение напряжения. Если диод полностью проводящий, обычно можно предположить, что напряжение на нем соответствует номинальному прямому напряжению.

Мультиметр с настройкой диода можно использовать для измерения (минимума) прямого падения напряжения на диоде.

V _F конкретного диода зависит от того, из какого полупроводникового материала он сделан.Обычно кремниевый диод имеет V _F около 0,6–1 В . Диод на основе германия может быть ниже, около 0,3 В. Диод типа также имеет некоторое значение для определения прямого падения напряжения; светоизлучающие диоды могут иметь гораздо больший V _F , в то время как диоды Шоттки разработаны специально, чтобы иметь гораздо более низкое, чем обычно, прямое напряжение.

Напряжение пробоя

Если к диоду приложить достаточно большое отрицательное напряжение, он поддастся и позволит току течь в обратном направлении.Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя . Некоторые диоды на самом деле предназначены для работы в области пробоя, но для большинства нормальных диодов не очень полезно подвергаться воздействию больших отрицательных напряжений.

Для нормальных диодов это напряжение пробоя составляет от -50 В до -100 В или даже более отрицательное.

Таблицы данных диодов

Все вышеперечисленные характеристики должны быть подробно описаны в даташите на каждый диод. Например, в этом техническом описании диода 1N4148 указано максимальное прямое напряжение (1 В) и напряжение пробоя (100 В) (среди множества другой информации):

Таблица данных может даже представить вам хорошо знакомый график вольт-амперной характеристики, чтобы более подробно описать поведение диода.Этот график из таблицы данных диода увеличивает изогнутую переднюю часть кривой i-v . Обратите внимание, как больший ток требует большего напряжения:

Эта диаграмма указывает на еще одну важную характеристику диода — максимальный прямой ток. Как и любой другой компонент, диоды могут рассеивать только определенное количество энергии, прежде чем они взорвутся. На всех диодах должны быть указаны максимальный ток, обратное напряжение и рассеиваемая мощность. Если диод подвергается большему напряжению или току, чем он может выдержать, ожидайте, что он нагреется (или, что еще хуже, расплавится, задымится…).

Некоторые диоды хорошо подходят для больших токов — 1 А или более — другие, например, малосигнальный диод 1N4148, показанный выше, могут работать только на ток около 200 мА.

---

Этот 1N4148 — лишь крошечная выборка всех существующих типов диодов. Далее мы рассмотрим, какое удивительное разнообразие существует и для какой цели служит каждый тип.

---

← Предыдущая страница
Идеальные диоды

Защита цепи обратного тока — Maxim Integrated

Переключение батареи может быть фатальным для портативного оборудования.Однако многочисленные схемы могут защитить от обратной установки батарей и других условий, вызывающих перегрузку по току.

Оборудование, работающее от батарей, подвержено последствиям установки батарей в обратном направлении, случайных коротких замыканий и других видов небрежного обращения. Последствия перевернутой батареи критичны. К сожалению, от такой ситуации трудно защититься.

Чтобы сделать оборудование устойчивым к батареям, установленным в обратном направлении, вы должны спроектировать либо механический блок для обратной установки, либо электрическую защиту, которая предотвращает вредные эффекты, когда происходит обратная установка.Механическая защита может представлять собой односторонний соединитель, который принимает батарею только при соблюдении правильной полярности.

Например, 9-вольтовые радиобатареи имеют механически разные клеммы, хотя пользователь, возясь с механическим подключением, может на мгновение выполнить обратное электрическое подключение. С другой стороны, вы можете настроить разъемы для аккумуляторных батарей так, чтобы мгновенные обратные соединения были невозможны, если пользователь не изменит разъем.

Однако самая большая проблема возникает в приложениях с питанием от одной или нескольких одноэлементных батарей, таких как щелочные, никель-кадмиевые и никель-металлогидридные батареи типа AA.Как правило, эти батареи не предлагают механических средств для предотвращения реверсирования одной или нескольких ячеек. Для этих систем разработчик должен гарантировать, что любой поток обратного тока достаточно низкий, чтобы избежать повреждения цепи или батареи. Эту гарантию могут предоставить различные схемы.

Диоды обеспечивают простейшую защиту

Самая простая форма защиты от переворота батареи — это диод, включенный последовательно с положительной линией питания (, рис. 1а, ). Диод пропускает ток от правильно установленной батареи к нагрузке и блокирует ток в батарею, установленную назад.Это решение имеет два основных недостатка: диод должен выдерживать полный ток нагрузки, а его прямое падение напряжения сокращает время работы оборудования. (Выходной сигнал регулятора падает на один диод ниже напряжения батареи, поэтому регулятор преждевременно отключается.)

Если в приложении требуется щелочная батарея или батарея другого типа с относительно высоким выходным сопротивлением, вы можете предотвратить обратную установку, используя параллельную ( шунт) диод. Схема в Рис. 1b проста, но далека от идеала.Такой подход защищает нагрузку, но потребляет большой ток от закороченной батареи. Как и прежде, диод должен выдерживать большой ток.

Рис. 1. Простейшей защитой от обратного тока батареи является последовательный (а) или шунтирующий (б) диод.

В качестве улучшенной меры по переключению батареи вы можете добавить pnp-транзистор в качестве переключателя верхнего плеча между батареей и нагрузкой (, рис. 2а, ). При правильной установке батареи ограничивающий ток резистор в выводе базы смещает в прямом направлении переход база-эмиттер.Аккумулятор, установленный назад, смещает транзистор в обратном направлении, и ток не может течь. Эта схема лучше, чем последовательный диод, потому что насыщенный pnp-транзистор обеспечивает меньшее падение напряжения, чем большинство диодов, и, таким образом, повышает эффективность работы за счет снижения рассеиваемой мощности.

Проверить на недостатки

Более низкое падение напряжения на pnp-транзисторах также увеличивает время работы, потому что это позволяет напряжению батареи разряжаться до более низкого уровня. Эти транзисторы имеют низкую стоимость и низкое напряжение насыщения, но у них есть и недостатки.Например, базовый ток рассеивает часть полезной энергии батареи в виде V _IN × I _B , а бета (примерно 50 максимум) большинства мощных pnp-транзисторов требует значительного базового тока для данного тока нагрузки.

Вы должны рассчитать базовый ток, который соответствует комбинации максимальной нагрузки и минимального напряжения V _IN . Это фиксирует значение базового тока, а затем приводит к снижению эффективности при более легких нагрузках, если вы не предоставите сложную схему для модуляции базового тока в зависимости от тока нагрузки.Эти критерии также применимы к использованию переключателя npn между нагрузкой и возвратом батареи (, рис. 2b, ), но с одним существенным отличием: гораздо более высокие бета-параметры силовых npn-транзисторов снижают их потери по базовому току для данного тока нагрузки.

Рис. 2. Поскольку его прямое падение ниже, pnp-транзистор верхнего плеча (a) обеспечивает лучшую защиту от обратного тока, чем диод. Еще лучше использовать npn-транзистор с низкой стороны (b), более высокое значение бета которого означает меньший базовый ток и меньшие потери мощности.

Заменить биполярные транзисторы на полевые МОП-транзисторы

При заданном токе нагрузки низкое сопротивление полностью усовершенствованного полевого МОП-транзистора снижает напряжение намного меньше, чем у эквивалентного биполярного транзистора. Результатом является более низкая рассеиваемая мощность, что позволяет МОП-транзистору выдерживать гораздо более высокие токи нагрузки, чем это возможно с биполярным транзистором того же размера. Это преимущество привело к производству n- и p-канальных МОП-транзисторов с логическим уровнем для работы при 5 В и 3 В и даже при более низких напряжениях питания.Полевые транзисторы NMOS включают Motorola MTP-3055EL, Harris RFD14N05L и Siliconix Si9410DY. Примерами полевых МОП-транзисторов являются Siliconix Si9433DY и Si9434DY и National Semiconductor NDS9435.

Обратите особое внимание на ориентацию полевого МОП-транзистора в схеме. МОП-транзисторы имеют внутренний диод, который проводит ток в условиях прямого смещения. Этот ток течет от стока к истоку для полевого транзистора PMOS и от истока к стоку для полевого транзистора NMOS. Независимо от того, используете ли вы NMOS или PMOS FET в качестве переключателя высокого или низкого уровня, сориентируйте диод на корпусе устройства в направлении нормального протекания тока.Затем перевернутая батарея смещает диод в обратном направлении и блокирует прохождение тока.

Полевые транзисторы

NMOS более привлекательны, чем полевые транзисторы PMOS для сильноточных приложений, поскольку полевые транзисторы NMOS предлагают меньшее сопротивление в открытом состоянии, чем их аналоги на PMOS того же размера. Поскольку вы должны подтянуть напряжение затвора полевого транзистора NMOS выше источника для полного улучшения, полевой транзистор NMOS относится к пути возврата батареи (, рис. 3, ). Таким образом, если вы установите батарею правильно, напряжение батареи выше 10 В (5 В для полевых МОП-транзисторов логического уровня) полностью включит полевой МОП-транзистор.Переключение батареи приводит к низкому уровню клеммы затвора и отключению полевого МОП-транзистора.

Рис. 3. NMOS-транзистор нижнего логического уровня для защиты от обратного тока выдерживает больший ток, чем эквивалентный биполярный транзистор.

Переключатель нижнего уровня имеет один недостаток: токи заземления, протекающие через переключатель, вызывают небольшие падения напряжения, которые могут мешать работе схемы. Альтернатива — выключатель верхнего плеча. Однако использование полевого транзистора NMOS в качестве переключателя на стороне высокого напряжения по-прежнему требует возбуждения затвора, превышающего напряжение источника, то есть возбуждения затвора выше, чем напряжение батареи. На рис. 4 показано одно решение, в котором устройство накачки заряда (IC ₁ ) повышает напряжение затвора значительно выше источника. Эта схема полностью улучшает МОП-транзистор, если батарея установлена ​​правильно.

Рис. 4. Чтобы обеспечить защиту от обратного тока без нарушения токов возврата на землю, добавьте полевой МОП-транзистор верхнего плеча, управляемый ИС с накачкой заряда.

На рисунке 4 IC ₁ принимает напряжение батареи от 3,5 В до 16,5 В и регулирует выходную мощность батареи до (В _BATT + 10 В).Эта схема позволяет стандартным полевым транзисторам NMOS в расширенном режиме работать от напряжения батареи до 3,5 В. Поскольку зарядный насос работает от напряжения батареи и, следовательно, также нуждается в защите от реверсирования батареи, схема соединяет диод между положительной клеммой батареи и клеммой V _CC микросхемы.

Полевые транзисторы

PMOS работают на стороне высокого напряжения и не требуют дополнительных схем для управления затвором. Однако переключатель PMOS, как правило, в два раза дороже и почти в три раза выше сопротивления в открытом состоянии, чем устройство NMOS с сопоставимой мощностью управления, работающее с аналогичным напряжением сток-исток.Вы можете улучшить доступные в настоящее время PMOS-транзисторы с помощью управляющего затвора 5 В или даже 3 В.

Если напряжение батареи вашей схемы составляет не менее 10 В, вы можете подключить затвор полевого транзистора PMOS непосредственно к возвратной клемме батареи ( Рисунок 5 ). Как и раньше, вы должны подключить транзистор назад (в соответствии с обычной практикой), чтобы сориентировать его основной диод в направлении нормального протекания тока. Это соединение прикладывает напряжение батареи между затвором и стоком, но напряжение между затвором и истоком регулирует сопротивление канала.Однако внутренний диод создает напряжение истока на один диод ниже стока, когда вы впервые применяете V _BATT . Результатом является жесткое напряжение затвор-исток, равное — (V _BATT -V _DIODE ), которое быстро увеличивает полевой транзистор, доводя падение VDS до желаемого минимума.

Рис. 5. Этот переключатель PMOS FET верхнего плеча предлагает простую защиту от обратного тока в обмен на более высокое сопротивление в открытом состоянии и более высокую стоимость.

Проблема низкого напряжения батареи

Для аккумуляторов с напряжением ниже 10 В, но выше 2.7 В, можно использовать низковольтный полевой транзистор PMOS, например Siliconix Si9433DY или Si9435DY. С другой стороны, обеспечение защиты от переворота батареи при напряжении ниже 2,7 В может оказаться сложной задачей. Одним из решений является использование биполярного транзистора, что влечет за собой потери по базовому току. Другой вариант — использование низкопорогового полевого МОП-транзистора с зарядным насосом для управления затворным напряжением ниже уровня земли (, рис. 6, ). Эта схема может работать с выходным напряжением 5 В или 3,3 В. Хотя схема предназначена для работы с двумя ячейками, она обычно начинается с входного напряжения всего 1.5В.

Рис. 6. Для использования переключателя PMOS FET со стороны высокого напряжения при низком напряжении батареи требуется зарядный насос (D ₁ , D ₂ и C ₁ ) для управления напряжением затвора ниже уровня земли.

Один или два элемента батареи не обязательно вырабатывают достаточно напряжения затвор-исток для полного включения полевого транзистора. Однако переключающий узел повышающего преобразователя постоянного тока в постоянный ток IC1 приводит в действие простой зарядный насос, состоящий из C ₁ , D ₁ и D ₂ , который генерирует более чем достаточно возбуждения для этой цели.Для V _IN = 2V, привод затвора составляет примерно — (V _IN + V _OUT ) = -7V.

Переключение батареи делает КМОП-преобразователь постоянного / постоянного тока похожим на диод с прямым смещением; преобразователь выключает переключатель, поднимая напряжение затвора по крайней мере на одно падение напряжения на диоде над источником. Понижающий резистор на 100 кОм разряжает емкость затвора в течение 140 мсек, но при этом слегка нагружает зарядный насос и не мешает усилению MOSFET. Опять же, схема соединяет полевой МОП-транзистор в обратном направлении, чтобы предотвратить прямое смещение основного диода полевого транзистора во время реверсирования батареи.

Вы также можете использовать переключатель низкого уровня NMOS для защиты, используя выход преобразователя постоянного тока в постоянный для повышения напряжения затвора ( Рисунок 7 ). При нормальном регулировании преобразователь (IC1) поднимает затвор полевого МОП-транзистора над его истоком. Если вы установите батарею задом наперед, сопротивление нагрузки разряжает конденсатор выходного фильтра, который отключает полевой МОП-транзистор, удерживая затвор и исток под одним и тем же потенциалом.

Рис. 7. Выход повышающего преобразователя IC1 управляет этим переключателем NMOS FET нижнего плеча.

С другой стороны, если нагрузка небольшая и вы сначала правильно устанавливаете батарею, а затем быстро ее реверсируете, заряд выходного конденсатора удерживает полевой МОП-транзистор и позволяет обратному току течь через регулятор. Для показанных компонентов это состояние сохраняется в течение примерно 100 мс, пока конденсатор разряжается через регулятор. Затем MOSFET выключается и после этого блокирует прохождение тока.

Аналогичная версия этой статьи появилась в номере EDN от 1 марта 1996 г.

Защита от обратного тока — считывание информации об обратном токе

Обратный ток — еще одна угроза безопасности. В нормальных условиях распределение от источника питания передается по системе сборных шин к устройствам с взаимосвязью с регуляторами напряжения и блоками управления. В случае неисправности может возникнуть обратный ток.

Давайте узнаем об этом больше благодаря статье, которую нам любезно прислала наша участница Майл.

Когда у нас есть ситуация с обратным током, что-то не так с генератором постоянного тока. Итак, генератор выходит из строя, не может обеспечить электроэнергию и начинает потреблять ток, вместо того чтобы обеспечивать его. Очевидно, что в такой ситуации генератор становится нагрузкой для распределения электроэнергии.

В основном, существует два метода защиты: реле обратного тока и автоматический выключатель обратного тока.

Реле отключения обратного тока

Это реле используется как часть регулятора напряжения и вы можете увидеть его на Рисунке 1.Реле обратного тока в большинстве случаев встроено в трехуровневый регулятор вместе с регулятором напряжения и ограничителем тока. Цель состоит в том, чтобы предотвратить ток от батареи и питания генератора. Реле состоит из двух катушек на одном сердечнике и подпружиненного якоря.

Имеются две катушки: одна для напряжения, подключенного параллельно генератору, а другая — для тока, подключенного последовательно с генератором. Очевидно, катушка напряжения находится под напряжением, когда генератор достигает рабочего напряжения.

Как видно из рисунка 1, при запуске генератора рабочее напряжение повышается, и первая обмотка (обмотка напряжения) вызывает достаточное намагничивание, а затем замыкает контакты реле. Итак, в этой ситуации у нас есть включенный генератор на шине самолета, и у нас также есть зарядка аккумулятора, потому что генератор тоже подключен к аккумулятору.

Однако в случае неисправности, когда выходное напряжение генератора ниже значения напряжения аккумулятора, происходит разрядка аккумулятора от аккумулятора.Очевидно, имеет место обратная текущая ситуация. Очевидно, теперь ток течет в обратном направлении, и он питает токовую обмотку, реле выключено, и мы отключаем генератор от электросети.

Пожалуйста, посмотрите обратный ток на Рисунке 1, обозначенный пунктирной линией:

Рисунок 1. Реле обратного тока

Автоматические выключатели обратного тока

Еще один способ защиты от обратного тока — автоматический выключатель. Автоматические выключатели могут защитить распределение электрического тока от ситуаций сбоя и работать с более высокими значениями тока, чем реле отключения по току.

Назначение автоматических выключателей обратного тока — обеспечить безопасность установки при возникновении неисправности.

Рисунок 2. Выключатель обратный

Один автоматический выключатель показан на рисунке 2. Принцип заключается в том, что это магнитное устройство с управлением направлением с помощью катушки, подключенной между генератором и шиной самолета.

Имеется два контакта, главный, который подключен к регулятору напряжения, и вспомогательный, который подключен к генератору последовательно.Если вы помните из моей предыдущей статьи, автоматический выключатель состоит из фиксирующего механизма, а в случае обратного тока у нас есть индукция в выключателе, а фиксирующий механизм размыкает контакты. Как и другие автоматические выключатели, у нас есть визуальная индикация, и когда сбой заканчивается, мы вручную сбрасываем выключатель.

Рисунок 3. Принцип работы реле отключения и автоматического выключателя обратного тока (нажмите, чтобы увеличить)

На рис. 3. показана схема с отключающим реле и автоматическим выключателем, обычно это защита от обратного тока, установленная на самолетах.Если мы сравним рисунок 1 с рисунком 3, мы увидим, что реле теперь подключено к линейному контактору и к выключателю через катушку.

В нормальных условиях эксплуатации реле замкнуто, и выключатель обратного тока также замкнут. Когда возникает неисправность, и обратный ток падает ниже значения батареи, реле размыкает контакты сетевого контактора и генератор отключается от распределения электроэнергии.

Далее, выключатель обратного тока будет включен, так как ток ниже указанного значения для выключателя.(например, вдвое ниже, чем указано в 900А для выключателя). Таким образом, в данном случае автоматический выключатель не имеет никакого логического смысла для установки в таком виде защиты.

С другой стороны, если у нас есть ситуация, когда сетевой контактор не разомкнут, например, в случае дуги, электрический ток будет проходить через выключатель. Когда текущее значение превышает установленное значение автоматического выключателя, фиксирующий механизм размыкает главный и вспомогательный контакты и выключает генератор для сети.

Очевидно, что с автоматическим выключателем у нас есть два уровня защиты.

Защита обратной цепи: подведем итог

Обратный ток может вызвать серьезные повреждения генераторов постоянного тока. Если бы у нас не было защиты, это привело бы к повреждению внутренней цепи и источников питания. Также поврежден кабель и разъемы в распределительной сети.

Защита от обратного тока согласована с защитой по напряжению, и они реализованы вместе, поэтому рассеиваемая мощность является линейной.Для защиты распределения электроэнергии и генераторов у нас есть реле отключения и автоматические выключатели.

на милю.

Спасибо, что прочитали эту статью. Это помогло?

Силовая электроника

— Защита от обратного напряжения такая же, как и блокировка обратного тока?

Обратный ток в конечном итоге проявляется как ток, протекающий в неправильном направлении через входные клеммы питания. Но существует разница между тем, вызвано ли это обратным подачей напряжения на входах или же сама нагрузка пытается вернуть мощность к источнику питания.

Диод D1 будет блокировать прохождение любых токов через него в обратном направлении, если потенциал на катоде более положительный, чем потенциал на аноде. Это происходит как при реверсировании V1, так и в том случае, если напряжение на нагрузке становится выше, чем V1, и нагрузка пытается вернуть мощность обратно к источнику питания. И наоборот, диод будет проводить всякий раз, когда потенциал на аноде более положительный, чем на катоде.

^{смоделировать эту схему — Схема, созданная с помощью CircuitLab}

Но что-то вроде PMOS, подключенного как «идеальный диод», на самом деле не ведет себя полностью как диод.PMOS блокирует ток всякий раз, когда напряжение затвора становится более положительным, чем напряжение источника. Это происходит, когда V2 подключен в обратном порядке.

И наоборот, PMOS проводит, когда напряжение затвора более отрицательное, чем напряжение на клеммах истока. Это происходит, если V1 подключен с правильной полярностью (запускается внутренним диодом PMOS), НО это также происходит всякий раз, когда нагрузка развивает напряжение, превышающее V1. Это означает, что PMOS не мешает нагрузке возвращать мощность обратно к источнику питания.Это может произойти, когда двигатели работают с обратным приводом и ведут себя как генераторы, или когда питание прекращается, а конденсаторы байпаса нагрузки сбрасывают энергию обратно в источник. Чтобы этого не произошло, требуются более сложные схемы PMOS.

^{смоделировать эту схему}

Следовательно, некоторые схемы блокируют обратные токи из-за обратной полярности входа на входных клеммах и когда напряжение нагрузки превышает напряжение питания, а другие блокируют только обратные токи из-за обратной полярности входа.

Действительно ли люди, использующие термины «защита от обратного напряжения» и «блокировка обратного тока», имеют в виду то, что они говорят, если они просто неаккуратны, — это другой вопрос.

3: Уравнение идеального диода — Engineering LibreTexts

1. Последнее обновление

2. Сохранить как PDF

1. Приближение
   1. Функция бесконечного шага
   2. Приближение прямого тока
   3. Приближение обратного тока
2. Ссылки

Как было показано в предыдущих разделах, переходной диод p — n создает следующий ток: ниже обратное смещение, есть небольшой постоянный обратный ток, а при прямом смещении есть прямой ток, который увеличивается с напряжением.Вольт-амперная функция (также называемая «характеристикой i — v ») для идеального диода равна

.

\ [i (v) = I_S \ left [\ exp \ left (\ dfrac {v} {ηV_T} \ right) — 1 \ right], \ quad v> V_Z \ label {eq1} \]

• где \ (I_S \) — обратный ток насыщения,
• \ (v \) — приложенное напряжение (обратное смещение отрицательное),
• \ (V_T = T / 11,586 \) — вольт-эквивалент температуры, а
• \ (η \) — коэффициент излучения , который равен 1 для германиевых устройств и 2 для кремниевых устройств.

Обратите внимание, что \ (i \) определяется как положительное при движении от p к n . Уравнение \ ref {eq1} также называется уравнением идеального диода Шокли или законом диода . Также обратите внимание, что для \ (v ≤ V_Z \) диод находится в пробое, и уравнение идеального диода больше не применяется; для \ (v ≤ V_Z, \ quad i = -∞ \). Характеристическая кривая идеального диода i — v показана ниже:

Рисунок \ (\ PageIndex {1} \): Уравнение идеального диода

Уравнение идеального диода очень полезно в качестве формулы для тока как функции напряжения.Однако иногда обратное соотношение может быть более полезным; если преобразовать уравнение идеального диода и решить его для напряжения как функции тока, мы находим:

\ [v (i) = ηV_T \ ln \ left [\ left (\ dfrac {i} {I_S} \ right) + 1 \ right]. \]

Примерная

Функция бесконечного шага

Ряд приближений поведения диода можно сделать из уравнения идеального диода. Простейшее приближение — представить диод как устройство, которое не пропускает ток, то есть действует как разомкнутая цепь — при обратном смещении, и пропускает неограниченное количество тока через — замкнутую цепь — при прямом смещении.В этой упрощенной модели отношение тока к напряжению (также называемое характеристикой i — v ) представляет собой бесконечную ступенчатую функцию:

\ [i = \ left \ {\ begin {array} {l}
0, v \ leq 0 \\
\ infty, v> 0
\ end {array} \ right. \]

Эта характеристика изображена ниже:

Это приближение используется при анализе схем, как мы увидим в следующем разделе.

Приближение прямого тока

В случае большого прямого смещения хорошее приближение уравнения идеального диода состоит в том, чтобы просто установить второй член уравнения \ ref {eq1} равным нулю.Это приближение справедливо, потому что идеальная кривая i-v диода растет очень быстро, а также потому, что обратный ток насыщения IS обычно очень мал. Это приближение приемлемо для v> 0,2 В. Приближение прямого тока, как мы его будем называть, приводит к следующей формуле:

\ [i (v) ≈ I_S \ exp \ left (\ dfrac {v} {ηV_T} \ right) \ quad v> 0,2 \, V. \]

Аппроксимация обратного тока

При обратном смещении результирующий ток можно рассматривать как просто обратный ток насыщения, \ (I_S \).В действительности, ток при обратном смещении будет асимптотически приближаться к \ (I_S \), но малая величина обратного тока насыщения делает это расхождение незначительным. Приближение обратного тока действительно в диапазоне \ (V_Z

\ [i (v) ≈ I_S, \ quad V_Z

Список литературы

1. «Глава 6: Диоды». Основы электротехники. 2-е изд. Нью-Йорк, Нью-Йорк: Oxford UP, 1996.363-64. Распечатать.

Защита от обратного тока с использованием диода

В прошлом посте мы обсуждали различные типы диодов. В этом посте мы узнаем о защите от обратного тока с помощью диодов. Это основное, но важное применение диода.

Концепция: обратный ток

Когда напряжение на выходе системы больше входного, ток течет от выхода к входу через цепь. Этот ток известен как обратный ток.Это увеличивает рассеиваемую мощность в цепи. Это может привести к повреждению внутренних цепей, цепей питания, кабелей и разъемов. Простейшая защита от обратного тока — это диод, включенный последовательно с питанием.

Защита от обратного тока с использованием диода

Рассмотрим схему выше. Когда батарея подключена с правильной полярностью, диод загорится, и цепь будет работать нормально. Когда батарея подключена с обратной полярностью, прямого напряжения недостаточно для включения диода.В этом случае диод действует как разомкнутая цепь, разрывая цепь. Это привело к защите нагрузки от обратного тока.

Диод свободного хода

Внезапное изменение тока питания индуктивной нагрузки (например, реле, двигателя) вызывает скачки напряжения на ней. Эти (отрицательные) скачки напряжения приводят к обратному ходу, который может повредить близлежащие компоненты схемы. Для защиты компонента от обратного хода используется диод. Этот диод дает сигнал отрицательного напряжения безопасный путь к разряду (т.е.е. пиковый сигнал проходит через индуктивность и диод снова и снова, пока не станет равным нулю).

Диод в схеме на основе микроконтроллера

Рассмотрим схему с обычным диодом, реле на 12 В и транзистором, выполняющим роль переключателя. Уменьшение тока уменьшает магнитное поле, как только реле выключается. Это изменение магнитного поля вызывает ток. Индукционный ток генерирует высокое напряжение на транзисторе при отсутствии диода на реле. Для защиты транзистора используется диод, называемый диодом свободного хода.Его также называют возвратным диодом или демпфирующим диодом .

Ограничение диодов для защиты от обратного тока

Использование диода последовательно с батареей — простое и дешевое средство защиты от обратного тока. Но у этого есть обратная сторона. Тепло, выделяемое в диоде при защите схемы от обратного тока, может быть достаточно высоким, чтобы его перегореть.

Вырабатываемая мощность = В _F x Ток

Для обычного диода 1N4007, имеющего В _F = 1.1 В и в предположении нагрузки с током 1,5 Ампер.

Выработанная мощность = 1,1 x 1,5 = 1,65 Вт

Итак, мы имеем дело с 1,65 Вт тепла (потраченная впустую мощность) . При разработке электроники мы должны ограничивать рассеиваемую мощность до минимально возможного значения. Итак, давайте сделаем это более эффективно.

Теперь рассмотрим диод Шоттки MBD101 с типичным В _F = 0,5 В вместо обычного диода. Сейчас,

Выработанная мощность = 0.5 x 1,5 = 0,75 Вт

Чем выше прямое напряжение, тем больше выделяется тепла. Следовательно, диод Шоттки является разумным выбором для защиты от обратного тока. При выборе диода Шоттки следует позаботиться о его обратном токе утечки. Величина обратного тока утечки должна быть как можно меньше. Следовательно, уменьшение прямого напряжения приведет к уменьшению рассеиваемой мощности, а с диодом Шоттки рассеиваемая мощность будет минимальной (например, 0,2 Вт или ниже).

Диод для защиты от обратного тока хорош, когда нет проблемы рассеивания мощности. Очень скоро мы увидим другой эффективный метод защиты от обратного тока. Это все для этого поста. Спасибо за чтение.

Исследование взаимосвязи между обратным током кристаллических кремниевых солнечных элементов и проводимостью байпасного диода

В процессе производства кристаллических кремниевых солнечных элементов существуют некоторые солнечные элементы, обратный ток которых превышает 1.0 А из-за кремниевых материалов и процесса. Если такие солнечные элементы инкапсулировать в солнечные модули, возникнет явление «горячей точки». В данной работе исследовалось влияние обратного тока на надежность солнечных модулей из кристаллического кремния. На основе экспериментов, учитывая разную степень закрашивания ячеек, впервые была исследована связь между обратным током солнечных элементов из кристаллического кремния и проводимостью байпасного диода. Чтобы избежать образования горячих точек и выхода из строя солнечных модулей, обратный ток должен быть меньше 1.0 A для солнечных элементов из монокристаллического кремния 125 мм × 125 мм при напряжении смещения −12 В.

1. Введение

Все больше и больше людей убеждены, что технология солнечных элементов — это решение для нашего будущего энергоснабжения. Солнечные элементы из кристаллического кремния долгое время были рабочей лошадкой фотоэлектрической промышленности. Хотя испытания на выносливость в горячих точках для экстремальных внешних условий используются для процедур квалификационных испытаний, а байпасные диоды также встроены в солнечный модуль из кристаллического кремния, явление горячих точек все еще часто возникает на солнечных электростанциях.Это очень вредно для молодой фотоэлектрической промышленности.

Нагрев горячей точки в солнечных модулях из кристаллического кремния происходит, когда рабочий ток модулей превышает ток короткого замыкания слаботочного элемента. Сниженный ток короткого замыкания ячеек становится обратным смещением, что приводит к рассеянию мощности, что приводит к увеличению температуры поверхности [1–3].

Во избежание возникновения горячих точек на солнечной электростанции одним из технических требований к солнечным модулям из кристаллического кремния является выполнение критериев прохождения испытания на долговечность в горячих точках [4].Но на практике инфракрасная камера обнаруживает, что в некоторых модулях происходит нагрев горячей точки, даже если встроены обходные диоды. Одна из причин явления горячей точки заключается в том, что некоторые элементы имеют большой обратный ток в солнечных модулях из кристаллического кремния. Хотя некоторые фотоэлектрические эксперты исследовали обратный ток кристаллических кремниевых солнечных элементов [5–8], никто не дает стандарта, который определяет величину обратного тока в процессе производства солнечных модулей, исходя из теоретических исследований или экспериментов.Этот вопрос все еще обсуждается в фотоэлектрической области. В этой статье анализируется происхождение обратного тока. Учитывая разную степень закрашивания ячеек, впервые была исследована связь между обратным током солнечных элементов из кристаллического кремния и проводимостью байпасного диода. Чтобы избежать образования горячих точек и выхода из строя солнечных модулей, обратный ток должен быть меньше 1,0 А для солнечных элементов из монокристаллического кремния 125 мм × 125 мм, когда напряжение смещения равно -12 В.

2. Происхождение обратного тока для солнечных элементов из кристаллического кремния

На рисунке 1 показана модель обратного смещения и обратная характеристика солнечных элементов из кристаллического кремния.

(a) Модель обратного смещения
(b) Обратные характеристики
(a) Модель обратного смещения
(b) Обратные характеристики

Рисунок 1 (a), ток протекает через солнечный элемент можно выразить как где — обратный ток кристаллического силиконового солнечного элемента при напряжении обратного смещения, которое ниже напряжения пробоя силиконового диода, — обратный ток утечки диода и — сопротивление шунта.

Ток утечки P-N перехода при обратном смещении включает вклады диффузионного тока, тока генерации пространственного заряда; межзонный туннельный ток и ток термоэлектронной эмиссии. Эти типы шунтов вызваны обработкой, вызванной вросшими дефектами материала. Вызванные процессом шунты возникают из-за сильных участков рекомбинации на врастающих дефектах и ​​инверсионных слоях, вызванных микроскопическими выделениями (SiC) на границах зерен [9]. Поскольку напряжение обратного смещения невелико, ток утечки может быть выражен как функция тока насыщения кремниевого диода и сопротивления шунта.Либо увеличение, либо уменьшение, обратный ток увеличивается с переменной, и эти два параметра определяют тип солнечного элемента.

Spirito и Abergamo сделали различие между клетками А-типа, в которых преобладает обратное смещение за счет лавинного умножения, и клетками В-типа, в которых преобладают эффекты шунтирующего сопротивления в обратном смещении [1]. Уравнение обратного смещения для ячеек A-типа: где, и имеют их обычное значение, — напряжение пробоя, — показатель Миллера.

В случае ячеек B-типа уравнение, используемое авторами:

Характеристики различных типов солнечных элементов описаны на Рисунке 1 (b).Обратные ВАХ отдельных ячеек в основном определяют мощность, рассеиваемую в одной ячейке при обратном смещении.

3. Влияние обратного тока на надежность солнечных модулей из кристаллического кремния

В общем случае обратный ток солнечных элементов из кристаллического кремния возникает из-за дефектов элементов и примесных центров в материалах и может быть представлен шунтирующим сопротивлением. . Мы выбрали 71 ячейку (125 мм × 125 мм), обратный ток которой меньше единицы.0 А при В и сопротивление шунта больше 20 Ом. И одна ячейка имеет обратный ток 2,008 А и шунтирующее сопротивление 12,88 Ом. Эти 72 одиночных кремниевых солнечных элемента соединены одним последовательно соединенным модулем, в который встроены три диода Шоттки. 24 ячейки были последовательно соединены байпасным диодом через каждую цепочку. Модули были замкнуты накоротко в течение нескольких дней при естественном солнечном свете; элемент, который имеет обратный ток 2,008 А при -12 В, частично затенен, и после примерно 20 кВтч / м ² · день солнечного облучения в этом модуле образовалась горячая точка, как видно из рисунка 2.

(a) Схема солнечного модуля
(b) Явление горячей точки
(a) Схема солнечного модуля
(b) Явление горячей точки

Из рисунка 2 это ясно показывает, что нагрев фокальной точки на участках горячих точек вызывает необратимое разрушение структуры солнечного модуля из кристаллического кремния, даже если в этом солнечном модуле использовались байпасные диоды; это связано с тем, что затемненная ячейка рассеивала мощность в виде тепла и приводила к ухудшению герметичности.

На рис. 3 показана рассеиваемая мощность затененного элемента в солнечном модуле, показанном на рис. 2 (а).

Как показано на рисунке 3, чем меньше сопротивление шунта, тем больше мощности рассеивает заштрихованный элемент.

4. Исследование порога обратного тока при проводимости байпасного диода

Для изучения порога обратного тока, который может избежать горячей точки, эксперимент, разработанный нами, представлен на рисунке 4. Ячейки, использованные в этом эксперименте: 125 мм × 125 мм (154.8 см ² ) солнечные элементы из монокристаллического кремния, а обратный ток двух вышеуказанных рядов элементов составляет менее 1,0 А при напряжении смещения −12 В. Обратный ток остальных элементов показан на рисунке 4.

На рисунке 5 пунктирная часть представляет одну ячейку, которая имеет другой обратный ток (0,8–3,0 А) и подключена соответственно.

В таблице 1 приведены значения напряжения на клеммах байпасного диода с разной степенью затемнения.

Обратный ток ячеек при напряжении смещения −12 В Напряжение на клеммах, когда ячейка не закрашена (В) Напряжение на клеммах, когда ячейка наполовину затенена (В) Напряжение на клеммах, когда ячейка полностью затенена (В) 0.8 А -5,83 0,23 0,25 0,9 A -5,83 0,18 0,25 1,0 A -5,83 0,15 0,25 1,1 A -5,83 0,09 0,14 1,2 A -5,84 0.05 1,3 А -5,82 -0,24 1,4 А -5,83 1,5 A -5,83 1,6 А -5,84 1,8 A -5,83 −1.12 2,0 ​​А -5,82 −1,25 2,2 А -5,84 -1,47 2,4 А -5,85 2,6 A -5,83 2,8 A −5.82 3,0 А -5,83

Из таблицы 1 можно сделать вывод, что байпасный диод легко становится проводящим, когда обратный ток солнечных элементов меньше 1,0 А при напряжении смещения −12 В, так что мы можем объяснить, почему байпасный диод не работал, на рисунке 2.

Сравнивая таблицу 1 с нашими предыдущими экспериментальными результатами [10], мы обнаруживаем, что проводимость байпасного диода также имеет отношение к площади солнечного элемента из кристаллического кремния.

На рисунке 6 показаны ВАХ затененного фотоэлектрического модуля; ток модуля определяется точками пересечения между обратным I-V затененных ячеек и прямым I-V остальных ячеек.

(a) IV затененной ячейки 75%
(b) IV затененной ячейки 25%
(a) IV затененной ячейки 75%
(b) IV затененной ячейки 25%

Из этого эксперимента мы обнаружили, что чем больше обратный ток, тем больше рассеивается ячейка с обратным смещением, и это не способствует большей проводимости байпасного диода.Наклон ВАХ в режиме обратного смещения дает информацию о свойствах pn-перехода элемента в шунтирующем сопротивлении и влияет на наклон ВАХ элемента при обратном смещении, что приводит к высокому рассеянию мощности.

Для элементов с большим обратным током, помимо уровня освещенности и обратного тока, рассеиваемая мощность в затемненном солнечном элементе из кристаллического кремния сильно зависит от скорости затенения.

5. Выводы

В целом, чтобы избежать образования горячих точек для солнечных модулей из кристаллического кремния, подстроки ячеек внутри схемы межкомпонентного соединения модулей перекрываются байпасными диодами, но проводимость байпасного диода определяется обратным током и скорость затенения заштрихованной ячейки.

Когда обратный ток больше 1,0 А при напряжении смещения -12 В для солнечных элементов из монокристаллического кремния 125 мм × 125 мм, затененный элемент не становится обратным смещением и байпасный диод не проводит; это приведет к необратимому повреждению клеток в горячих точках.

Экспериментально мы рекомендовали, чтобы обратный ток был меньше 1,0 А для солнечных элементов из монокристаллического кремния 125 мм × 125 мм при напряжении смещения -12 В.