Determinazione della massima tensione inversa dei diodi. Rettifica attuale

Ciao cari lettori del sito sesaga.ru. Nella prima parte dell'articolo abbiamo capito cos'è un semiconduttore e come si forma la corrente al suo interno. Oggi continueremo l'argomento che abbiamo iniziato e parleremo del principio di funzionamento dei diodi a semiconduttore.

Un diodo è un dispositivo a semiconduttore con una singola giunzione pn, avente due terminali (anodo e catodo) e progettato per rettifica, rilevamento, stabilizzazione, modulazione, limitazione e conversione segnali elettrici.

A modo mio scopo funzionale i diodi sono suddivisi in diodi raddrizzatori, universali, a impulsi, a microonde, diodi zener, varicap, di commutazione, diodi tunnel, ecc.

In teoria sappiamo che un diodo fa passare la corrente in una direzione e non nell'altra. Ma come e in che modo lo fa non è noto e compreso da molti.

Schematicamente un diodo può essere rappresentato come un cristallo costituito da due semiconduttori (regioni). Una regione del cristallo ha conduttività di tipo p, mentre l'altra ha conduttività di tipo n.

Nella figura, le lacune che predominano nella regione di tipo p sono convenzionalmente rappresentate come cerchi rossi, e gli elettroni che predominano nella regione di tipo n sono mostrati in blu. Queste due aree sono gli elettrodi dell'anodo e del catodo:

L'anodo è l'elettrodo positivo di un diodo, in cui i principali portatori di carica sono i fori.

Il catodo è l'elettrodo negativo del diodo, in cui i principali portatori di carica sono gli elettroni.

Sulle superfici esterne delle aree su cui sono saldati i conduttori degli elettrodi del diodo vengono applicati strati metallici di contatto. Tale dispositivo può trovarsi solo in uno dei due stati:

1. Aperto - quando conduce bene la corrente; 2. Chiuso: quando conduce male la corrente.

Collegamento diretto del diodo. Corrente continua.

Se colleghi una sorgente di tensione costante agli elettrodi del diodo: al terminale “più” dell'anodo e al terminale “meno” del catodo, il diodo sarà nello stato aperto e la corrente lo attraverserà , la cui entità dipenderà dalla tensione applicata e dalle proprietà del diodo.

Con una tale polarità di connessione, gli elettroni della regione di tipo n si precipiteranno verso le lacune nella regione di tipo p, e le lacune della regione di tipo p si sposteranno verso gli elettroni nella regione di tipo n. All'interfaccia tra le regioni, chiamata lacuna elettronica o giunzione p-n, si incontrano, dove avviene il loro mutuo assorbimento o ricombinazione.

Per esempio. I portatori di carica maggioritari nella regione di tipo n, gli elettroni, superando la giunzione p-n, entrano nella regione delle lacune di tipo p, nella quale diventano minoritari. Essendo diventati elettroni minoritari, saranno assorbiti dai portatori maggioritari nella regione delle lacune: le lacune. Allo stesso modo, le lacune che entrano nella regione elettronica di tipo n diventano portatori di carica minoritari in questa regione e verranno assorbite anche dai portatori maggioritari: gli elettroni.

Un contatto a diodo collegato al polo negativo di una sorgente di tensione costante cederà un numero quasi illimitato di elettroni alla regione di tipo n, reintegrando la diminuzione di elettroni in questa regione. E il contatto collegato al polo positivo della sorgente di tensione è in grado di accettare lo stesso numero di elettroni dalla regione di tipo p, grazie al quale viene ripristinata la concentrazione di lacune nella regione di tipo p. Quindi, conduttività giunzione p-n diventerà grande e la resistenza alla corrente sarà piccola, il che significa che una corrente scorrerà attraverso il diodo, chiamata corrente diretta del diodo Ipr.

Collegamento inverso del diodo. Corrente inversa.

Cambiamo la polarità della sorgente di tensione costante: il diodo sarà nello stato chiuso.

In questo caso, gli elettroni nella regione di tipo n si sposteranno verso il polo positivo della fonte di energia, allontanandosi dalla giunzione p-n, e anche le lacune nella regione di tipo p si allontaneranno dalla giunzione p-n, spostandosi verso il polo negativo polo della fonte di alimentazione. Di conseguenza, il confine delle regioni sembrerà espandersi, creando una zona priva di lacune ed elettroni, che fornirà una grande resistenza alla corrente.

Ma, poiché in ciascuna regione del diodo sono presenti portatori di carica minoritari, si verificherà comunque un piccolo scambio di elettroni e lacune tra le regioni. Pertanto, attraverso il diodo scorrerà una corrente molte volte inferiore alla corrente diretta e tale corrente è chiamata corrente inversa del diodo (Irev). Di norma, in pratica, la corrente inversa della giunzione p-n viene trascurata e da ciò concludiamo che la giunzione p-n ha conduttività solo unidirezionale.

Tensione dei diodi diretta e inversa.

La tensione alla quale il diodo si apre e la corrente diretta lo attraversa è chiamata diretta (Upr), mentre la tensione di polarità inversa alla quale il diodo si chiude e la corrente inversa lo attraversa è chiamata inversa (Urev).

Alla tensione diretta (Upr), la resistenza del diodo non supera diverse decine di ohm, ma alla tensione inversa (Urev), la resistenza aumenta fino a diverse decine, centinaia e persino migliaia di kiloohm. Questo non è difficile da verificare se si misura la resistenza inversa del diodo con un ohmmetro.

La resistenza della giunzione p-n del diodo non è costante e dipende dalla tensione diretta (Upr) fornita al diodo. Maggiore è questa tensione, minore è la resistenza della giunzione p-n, maggiore è la corrente diretta Ipr che scorre attraverso il diodo. Nello stato chiuso, quasi tutta la tensione cade attraverso il diodo, quindi la corrente inversa che lo attraversa è piccola e la resistenza della giunzione p-n è elevata.

Per esempio. Se colleghi un diodo al circuito corrente alternata, quindi si aprirà a semicicli positivi all'anodo, facendo passare liberamente la corrente diretta (Ipr), e si chiuderà a semicicli negativi all'anodo, quasi senza far passare la corrente nella direzione opposta - corrente inversa (Ibr). Queste proprietà dei diodi vengono utilizzate per convertire la corrente alternata in corrente continua e tali diodi sono chiamati diodi raddrizzatori.

Caratteristica corrente-tensione di un diodo a semiconduttore.

La dipendenza della corrente che passa attraverso la giunzione pn dall'entità e dalla polarità della tensione applicata ad essa è rappresentata sotto forma di una curva chiamata caratteristica corrente-tensione del diodo.

Il grafico seguente mostra una curva di questo tipo. Lungo l'asse verticale nella parte superiore sono indicati i valori della corrente diretta (Ipr) e nella parte inferiore la corrente inversa (Irev). L'asse orizzontale sul lato destro indica i valori della corrente diretta tensione Upr e a sinistra - la tensione inversa (Urev).

La caratteristica corrente-tensione è composta da due rami: il ramo diretto, nella parte in alto a destra, corrisponde alla corrente diretta (passante) attraverso il diodo, e il ramo inverso, nella parte in basso a sinistra, corrispondente alla corrente inversa (chiusa). corrente attraverso il diodo.

Il ramo diretto va ripidamente verso l'alto, premendo contro l'asse verticale, e caratterizza la rapida crescita della corrente diretta attraverso il diodo con un aumento della tensione diretta.Il ramo inverso corre quasi parallelo all'asse orizzontale e caratterizza la lenta crescita del diodo corrente inversa. Quanto più ripido è il ramo anteriore rispetto all'asse verticale e quanto più vicino è il ramo inverso all'asse orizzontale, migliori sono le proprietà raddrizzatrici del diodo. La presenza di una piccola corrente inversa è uno svantaggio dei diodi. Dalla curva caratteristica corrente-tensione si evince che la corrente diretta del diodo (Ipr) è centinaia di volte maggiore della corrente inversa (Irev).

Quando la tensione diretta attraverso la giunzione pn aumenta, la corrente inizialmente aumenta lentamente, quindi inizia una sezione di rapida crescita della corrente. Ciò è spiegato dal fatto che il diodo al germanio si apre e inizia a condurre corrente a una tensione diretta di 0,1 - 0,2 V e un diodo al silicio a 0,5 - 0,6 V.

Per esempio. Con una tensione diretta Upr = 0,5 V, la corrente diretta Ipr è pari a 50 mA (punto “a” del grafico), e già con una tensione Upr = 1 V la corrente aumenta a 150 mA (punto “b” del grafico).

Ma un tale aumento di corrente porta al riscaldamento della molecola del semiconduttore. E se la quantità di calore generata è maggiore di quella rimossa dal cristallo naturalmente o con l'aiuto dispositivi speciali raffreddamento (radiatori), quindi possono verificarsi cambiamenti irreversibili nella molecola conduttrice, fino alla distruzione del reticolo cristallino. Pertanto, la corrente diretta della giunzione p-n è limitata a un livello che impedisce il surriscaldamento della struttura del semiconduttore. Per fare ciò, utilizzare un resistore limitatore collegato in serie al diodo.

Per i diodi a semiconduttore, la tensione diretta Upr a tutte le correnti operative non supera: per diodi al germanio - 1 V; per diodi al silicio - 1,5 V.

All'aumentare della tensione inversa (Urev) applicata alla giunzione p-n, la corrente aumenta leggermente, come evidenziato dal ramo inverso della caratteristica corrente-tensione. Prendiamo un diodo con i parametri: Urev max = 100V, Irev max = 0,5 mA, dove:

Urev max – tensione inversa costante massima, V; Irev max – corrente inversa massima, µA.

Con un aumento graduale della tensione inversa fino al valore di 100 V, puoi vedere quanto leggermente aumenta la corrente inversa (punto “c” nel grafico). Ma con un ulteriore aumento della tensione, al di sopra del massimo per il quale è progettata la giunzione p-n del diodo, si verifica un forte aumento della corrente inversa (linea tratteggiata), il riscaldamento del cristallo semiconduttore e, di conseguenza, la rottura del Si verifica la giunzione p-n.

Rotture della giunzione pn.

La rottura di una giunzione pn è il fenomeno di un forte aumento della corrente inversa quando la tensione inversa raggiunge un certo valore critico. Sono presenti guasti elettrici e termici della giunzione p-n. A loro volta, i guasti elettrici si dividono in guasti in galleria e in valanga.

Guasto elettrico.

Il guasto elettrico si verifica a seguito dell'esposizione a un forte campo elettrico in una giunzione pn. Tale guasto è reversibile, cioè non danneggia la giunzione e quando la tensione inversa diminuisce, le proprietà del diodo vengono preservate. Per esempio. I diodi Zener - diodi progettati per stabilizzare la tensione - funzionano in questa modalità.

Rottura del tunnel.

La rottura del tunnel si verifica a seguito del fenomeno dell'effetto tunnel, che si manifesta nel fatto che con una forte intensità del campo elettrico che agisce in una giunzione p-n di piccolo spessore, alcuni elettroni penetrano (fuoriescono) attraverso la transizione dal tipo p regione nella regione di tipo n senza cambiare la loro energia. Pn sottile le transizioni sono possibili solo ad un'elevata concentrazione di impurità nella molecola del semiconduttore.

A seconda della potenza e dello scopo del diodo, lo spessore della giunzione elettrone-lacuna può variare da 100 nm (nanometri) a 1 micrometro (micrometro).

La rottura del tunnel è caratterizzata da un forte aumento della corrente inversa con una tensione inversa insignificante, solitamente diversi volt. I diodi tunnel funzionano in base a questo effetto.

Per le loro proprietà, i diodi tunnel vengono utilizzati negli amplificatori, nei generatori di oscillazioni di rilassamento sinusoidali e nei dispositivi di commutazione con frequenze fino a centinaia e migliaia di megahertz.

Rottura di valanghe.

La rottura a valanga è che sotto l'influenza di un forte campo elettrico, i portatori di carica minoritari sotto l'influenza del calore in una giunzione p-n vengono accelerati così tanto da essere in grado di eliminare uno dei suoi elettroni di valenza dall'atomo e gettarlo nella conduzione banda, formando così una coppia elettrone-lacuna. I portatori di carica risultanti inizieranno anche ad accelerare e a scontrarsi con altri atomi, formando le seguenti coppie elettrone-lacuna. Il processo assume un carattere simile a una valanga, che porta ad un forte aumento della corrente inversa con una tensione praticamente costante.

I diodi che sfruttano l'effetto valanga vengono utilizzati in potenti raddrizzatori utilizzati nell'industria metallurgica e chimica, nel trasporto ferroviario e in altri prodotti elettrici in cui può verificarsi una tensione inversa superiore a quella consentita.

Rottura termica.

Di conseguenza si verifica una rottura termica surriscaldamento p-n transizione al momento attraversata da una grande corrente e con una rimozione di calore insufficiente, che non garantisce la stabilità del regime termico della transizione.

All'aumentare della tensione inversa (Urev) applicata alla giunzione p-n, aumenta la dissipazione di potenza sulla giunzione. Ciò porta ad un aumento della temperatura della transizione e delle regioni adiacenti del semiconduttore, le vibrazioni degli atomi del cristallo aumentano e il legame degli elettroni di valenza con essi si indebolisce. Esiste la possibilità che gli elettroni si spostino nella banda di conduzione e che si formino ulteriori coppie elettrone-lacuna. In condizioni sfavorevoli per il trasferimento di calore dalla giunzione pn, si verifica un aumento della temperatura simile a una valanga, che porta alla distruzione della giunzione.

Concludiamo qui e nella parte successiva esamineremo la progettazione e il funzionamento dei diodi raddrizzatori e di un ponte a diodi. Buona fortuna!

Fonte:

1. Borisov V.G - Giovane radioamatore. 19852. Goryunov N.N. Nosov Yu.R - Diodi a semiconduttore. Parametri, metodi di misurazione. 1968

sesaga.ru

Parametri di base dei diodi, corrente diretta del diodo, tensione inversa del diodo

I parametri principali dei diodi sono la corrente diretta del diodo (Ipr) e la tensione massima del diodo inverso (Urev). Questi sono quelli che devi sapere se il tuo compito è sviluppare un nuovo raddrizzatore per una fonte di alimentazione.

Corrente diretta dei diodi

La corrente diretta del diodo può essere facilmente calcolata se si conosce la corrente totale assorbita dal carico del nuovo alimentatore. Quindi, per garantire l'affidabilità, è necessario aumentare leggermente questo valore e si otterrà una corrente per la quale è necessario selezionare un diodo per il raddrizzatore. Ad esempio, l'alimentatore deve sopportare una corrente di 800 mA. Pertanto, scegliamo un diodo la cui corrente diretta del diodo è 1A.

Tensione inversa del diodo

La massima tensione inversa di un diodo è un parametro che dipende non solo dal valore della tensione AC in ingresso, ma anche dal tipo di raddrizzatore. Per spiegare questa affermazione, consideriamo le seguenti figure. Mostrano tutti i circuiti raddrizzatori di base.

Riso. 1

Come abbiamo detto prima, la tensione all'uscita del raddrizzatore (sul condensatore) è uguale alla tensione effettiva dell'avvolgimento secondario del trasformatore moltiplicata per √2. In un raddrizzatore a semionda (Fig. 1), quando la tensione sull'anodo del diodo è a potenziale positivo rispetto a terra, il condensatore del filtro viene caricato a una tensione pari a 1,4 volte la tensione effettiva all'ingresso del raddrizzatore. Durante il semiciclo successivo, la tensione all'anodo del diodo è negativa rispetto a terra e raggiunge il valore di ampiezza, e al catodo è positiva rispetto a terra e ha lo stesso valore. Durante questo semiciclo, al diodo viene applicata una tensione inversa, ottenuta grazie al collegamento in serie dell'avvolgimento del trasformatore e del condensatore di filtro carico. Quelli. La tensione inversa del diodo non deve essere inferiore al doppio della tensione di ampiezza del secondario del trasformatore oppure 2,8 volte superiore al suo valore efficace. Quando si calcolano tali raddrizzatori, è necessario selezionare diodi con una tensione inversa massima 3 volte superiore al valore effettivo della tensione alternata.

Riso. 2

La Figura 2 mostra un raddrizzatore a onda intera con un'uscita a punto medio. In esso, come nel precedente, i diodi devono essere selezionati con una tensione inversa 3 volte superiore al valore di ingresso effettivo.

Riso. 3

La situazione è diversa nel caso di un raddrizzatore a ponte a onda intera. Come visibile in fig. 3, in ogni semiciclo, viene applicata una tensione doppia a due diodi non conduttori collegati in serie.

katod-anod.ru

Principio di funzionamento e scopo dei diodi

Un diodo è uno dei tipi di dispositivi progettati sulla base dei semiconduttori. Ha una giunzione pn, nonché terminali anodici e catodici. Nella maggior parte dei casi, è progettato per la modulazione, rettifica, conversione e altre azioni con segnali elettrici in ingresso.

Principio di funzionamento:

1. Una corrente elettrica agisce sul catodo, il riscaldatore inizia a brillare e l'elettrodo inizia a emettere elettroni.
2. Tra i due elettrodi si forma un campo elettrico.
3. Se l'anodo ha un potenziale positivo, inizia ad attrarre gli elettroni e il campo risultante è un catalizzatore questo processo. In questo caso viene generata una corrente di emissione.
4. Tra gli elettrodi si forma una carica spaziale negativa che può interferire con il movimento degli elettroni. Ciò accade se il potenziale dell'anodo è troppo debole. In questo caso, alcuni elettroni non sono in grado di superare l'influenza della carica negativa e iniziano a muoversi nella direzione opposta, tornando nuovamente al catodo.
5. Tutti gli elettroni che raggiungono l'anodo e non ritornano al catodo determinano i parametri della corrente catodica. Pertanto, questo indicatore dipende direttamente dal potenziale dell'anodo positivo.
6. Il flusso di tutti gli elettroni che sono riusciti a raggiungere l'anodo è chiamato corrente anodica, i cui indicatori nel diodo corrispondono sempre ai parametri della corrente catodica. A volte entrambi gli indicatori possono essere pari a zero; ciò accade in situazioni in cui l'anodo ha una carica negativa. In questo caso, il campo che si crea tra gli elettrodi non accelera le particelle, ma, al contrario, le rallenta e le riporta al catodo. Il diodo in questo caso rimane in uno stato bloccato, il che porta ad un circuito aperto.

Dispositivo

Sotto è descrizione dettagliata dispositivi a diodi, lo studio di queste informazioni è necessario per comprendere ulteriormente i principi di funzionamento di questi elementi:

1. L'alloggiamento è un cilindro a vuoto che può essere realizzato in vetro, metallo o varietà di materiali ceramici durevoli.
2. All'interno del cilindro sono presenti 2 elettrodi. Il primo è un catodo riscaldato, progettato per garantire il processo di emissione di elettroni. Il catodo più semplice nel design è un filamento di piccolo diametro, che si riscalda durante il funzionamento, ma oggi sono più comuni elettrodi riscaldati indirettamente. Sono cilindri di metallo e hanno uno speciale strato attivo in grado di emettere elettroni.
3. All'interno del catodo riscaldato indirettamente si trova un elemento specifico: un filo, che si illumina sotto l'influenza di corrente elettrica, si chiama riscaldatore.
4. Il secondo elettrodo è l'anodo, serve a ricevere gli elettroni rilasciati dal catodo. Per fare ciò, deve avere un potenziale positivo rispetto al secondo elettrodo. Nella maggior parte dei casi anche l'anodo è cilindrico.
5. Entrambi gli elettrodi dei dispositivi a vuoto sono completamente identici all'emettitore e alla base della varietà di elementi semiconduttori.
6. Il silicio o il germanio vengono spesso utilizzati per realizzare un cristallo di diodi. Una delle sue parti è di tipo p elettricamente conduttiva e presenta una carenza di elettroni, che è formata con un metodo artificiale. Anche il lato opposto del cristallo ha conduttività, ma è di tipo n e ha un eccesso di elettroni. Esiste un confine tra le due regioni, chiamato giunzione p-n.

Tali caratteristiche dispositivo interno i diodi sono dotati della loro proprietà principale: la capacità di condurre la corrente elettrica in una sola direzione.

Scopo

Di seguito sono riportati i principali ambiti di applicazione dei diodi, da cui risulta chiaro il loro scopo principale:

1. I ponti di diodi sono 4, 6 o 12 diodi collegati tra loro, il loro numero dipende dal tipo di circuito, che può essere monofase, trifase a semiponte o trifase a ponte intero. Svolgono le funzioni di raddrizzatori; questa opzione è spesso utilizzata nei generatori di automobili, poiché l'introduzione di tali ponti, così come l'uso di unità di raccolta spazzole con essi, ha permesso di ridurre significativamente le dimensioni di questo dispositivo e aumentarne l'affidabilità. Se il collegamento viene effettuato in serie e in una direzione, aumenta la tensione minima necessaria per sbloccare l'intero ponte di diodi.
2. I rivelatori a diodi si ottengono combinando questi dispositivi con condensatori. Ciò è necessario affinché sia ​​possibile isolare la modulazione a bassa frequenza da vari segnali modulati, inclusa la varietà modulata in ampiezza del segnale radio. Tali rilevatori fanno parte della progettazione di molti elettrodomestici, come televisori o radio.
3. Garantire la protezione dei consumatori dalla polarità errata quando si accendono gli ingressi del circuito da sovraccarichi o interruttori da guasto dovuto alla forza elettromotrice che si verifica durante l'autoinduzione, che si verifica quando il carico induttivo è spento. Per garantire la sicurezza dei circuiti dai sovraccarichi che si verificano, viene utilizzata una catena composta da diversi diodi collegati ai bus di alimentazione nella direzione inversa. In questo caso l'ingresso a cui viene fornita la protezione deve essere collegato al centro di questa catena. Durante il normale funzionamento del circuito, tutti i diodi sono in uno stato chiuso, ma se rilevano che il potenziale di ingresso ha superato i limiti di tensione consentiti, uno degli elementi protettivi viene attivato. Per questo motivo questo potenziale consentito viene limitato entro la tensione di alimentazione consentita in combinazione con una caduta diretta della tensione sul dispositivo di protezione.
4. Gli interruttori basati su diodi vengono utilizzati per commutare segnali ad alta frequenza. Tale sistema è controllato utilizzando corrente elettrica continua, separazione ad alta frequenza e fornitura di un segnale di controllo, che avviene a causa di induttanza e condensatori.
5. Creazione di protezione da scintille a diodi. Vengono utilizzate barriere a diodi shunt che garantiscono sicurezza limitando la tensione nel circuito elettrico corrispondente. In combinazione con essi vengono utilizzati resistori limitatori di corrente, necessari per limitare la corrente elettrica che passa attraverso la rete e aumentare il grado di protezione.

L'uso dei diodi nell'elettronica oggi è molto diffuso, poiché praticamente nessun tipo moderno di apparecchiatura elettronica può fare a meno di questi elementi.

Collegamento diretto al diodo

La giunzione p-n del diodo può essere influenzata dalla tensione fornita da fonti esterne. Indicatori come grandezza e polarità influenzeranno il suo comportamento e la corrente elettrica condotta attraverso di esso.

Di seguito consideriamo in dettaglio l'opzione in cui il polo positivo è collegato alla regione di tipo p e il polo negativo alla regione di tipo n. In questo caso, si verificherà la commutazione diretta:

1. Sotto l'influenza della tensione proveniente da una fonte esterna, nella giunzione p-n si formerà un campo elettrico e la sua direzione sarà opposta al campo di diffusione interno.
2. La tensione di campo diminuirà in modo significativo, causando un forte restringimento dello strato di blocco.
3. Sotto l'influenza di questi processi, un numero significativo di elettroni sarà in grado di muoversi liberamente dalla regione p alla regione n, così come nella direzione opposta.
4. Gli indicatori della corrente di deriva durante questo processo rimangono gli stessi, poiché dipendono direttamente solo dal numero di portatori di carica minoritari situati nella regione della giunzione pn.
5. Gli elettroni hanno un maggiore livello di diffusione, che porta all'iniezione di portatori minoritari. In altre parole, nella regione n si registrerà un aumento del numero di lacune, mentre nella regione p si registrerà un aumento della concentrazione di elettroni.
6. La mancanza di equilibrio e l'aumento del numero di portatori minoritari fanno sì che essi penetrino in profondità nel semiconduttore e si mescolino con la sua struttura, il che alla fine porta alla distruzione delle sue proprietà di neutralità elettrica.
7. In questo caso, il semiconduttore è in grado di ripristinare il suo stato neutro, ciò avviene a causa della ricezione di cariche da una fonte esterna collegata, che contribuisce alla comparsa di corrente continua nel circuito elettrico esterno.

Collegamento inverso del diodo

Considereremo ora un altro metodo di accensione, durante il quale cambia la polarità della sorgente esterna da cui viene trasmessa la tensione:

1. La principale differenza rispetto alla connessione diretta è che il campo elettrico creato avrà una direzione che coincide completamente con la direzione del campo di diffusione interno. Di conseguenza, lo strato barriera non si restringerà più, ma, al contrario, si espanderà.
2. Il campo situato nella giunzione pn avrà un effetto di accelerazione su un numero di portatori di carica minoritari, per questo motivo gli indicatori della corrente di deriva rimarranno invariati. Determinerà i parametri della corrente risultante che passa attraverso la giunzione pn.
3. All'aumentare della tensione inversa, la corrente elettrica che scorre attraverso la giunzione tenderà a raggiungere il suo massimo. Ha un nome speciale: corrente di saturazione.
4. Secondo la legge esponenziale, con un graduale aumento della temperatura, aumenteranno anche gli indicatori della corrente di saturazione.

Tensione diretta e inversa

La tensione che interessa il diodo viene divisa secondo due criteri:

1. La tensione continua è quella alla quale il diodo si apre e la corrente continua inizia a fluire attraverso di esso, mentre la resistenza del dispositivo è estremamente bassa.
2. La tensione inversa è quella che ha polarità inversa e garantisce che il diodo si chiuda quando la corrente inversa lo attraversa. Allo stesso tempo, gli indicatori di resistenza del dispositivo iniziano ad aumentare in modo significativo e significativo.

La resistenza di una giunzione pn è un indicatore in costante cambiamento, influenzato principalmente dalla tensione diretta applicata direttamente al diodo. Se la tensione aumenta, la resistenza di giunzione diminuirà proporzionalmente.

Ciò porta ad un aumento dei parametri della corrente diretta che passa attraverso il diodo. Quando questo dispositivo è chiuso, ad esso viene applicata praticamente l'intera tensione, per questo motivo la corrente inversa che passa attraverso il diodo è insignificante e la resistenza di transizione raggiunge i parametri di picco.

Funzionamento del diodo e sue caratteristiche corrente-tensione

La caratteristica corrente-tensione di questi dispositivi è intesa come una linea curva che mostra la dipendenza della corrente elettrica che scorre attraverso la giunzione p-n dal volume e dalla polarità della tensione che agisce su di essa.

Un grafico di questo tipo può essere descritto come segue:

1. L'asse è posizionato verticalmente: la zona superiore corrisponde ai valori della corrente diretta, la zona inferiore ai parametri della corrente inversa.
2. Asse orizzontale: l'area a destra è per i valori della tensione diretta; area a sinistra per i parametri di tensione inversa.
3. Il ramo diretto della caratteristica corrente-tensione riflette la corrente elettrica che passa attraverso il diodo. È diretto verso l'alto e corre in prossimità dell'asse verticale, poiché rappresenta l'aumento della corrente elettrica diretta che si verifica quando aumenta la tensione corrispondente.
4. Il secondo ramo (inverso) corrisponde e visualizza lo stato della corrente elettrica chiusa, che attraversa anche il dispositivo. La sua posizione è tale che corre praticamente parallelo all'asse orizzontale. Quanto più ripido questo ramo si avvicina alla verticale, tanto maggiore è la capacità di rettifica di un particolare diodo.
5. Secondo il grafico si può osservare che dopo un aumento della tensione diretta che scorre attraverso la giunzione p-n, si verifica un lento aumento della corrente elettrica. Tuttavia, gradualmente, la curva raggiunge un'area in cui si nota un salto, dopo di che si verifica un aumento accelerato dei suoi indicatori. Ciò è dovuto all'apertura del diodo e alla conduzione della corrente alla tensione diretta. Per i dispositivi in ​​germanio ciò avviene con una tensione compresa tra 0,1 V e 0,2 V (valore massimo 1 V), mentre per gli elementi in silicio è richiesto un valore più elevato da 0,5 V a 0,6 V (valore massimo 1,5 V).
6. L'aumento indicato nelle letture attuali può portare al surriscaldamento delle molecole dei semiconduttori. Se la rimozione del calore dovuta ai processi naturali e al funzionamento dei radiatori è inferiore al livello del suo rilascio, la struttura delle molecole può essere distrutta e questo processo sarà irreversibile. Per questo motivo è necessario limitare i parametri della corrente diretta per evitare il surriscaldamento del materiale semiconduttore. Per fare ciò, al circuito vengono aggiunti resistori speciali, collegati in serie ai diodi.
7. Esaminando il ramo inverso, si può notare che se la tensione inversa applicata alla giunzione pn inizia ad aumentare, l'aumento dei parametri attuali è praticamente impercettibile. Tuttavia, nei casi in cui la tensione raggiunge parametri superiori alle norme consentite, può verificarsi un improvviso salto nella corrente inversa, che surriscalderà il semiconduttore e contribuirà alla successiva rottura della giunzione p-n.

Guasti di base dei diodi

A volte i dispositivi di questo tipo si guastano, ciò può accadere a causa del naturale deprezzamento e invecchiamento di questi elementi o per altri motivi.

In totale, ci sono 3 tipi principali di guasti comuni:

1. La rottura della giunzione porta al fatto che il diodo, invece di un dispositivo a semiconduttore, diventa essenzialmente un conduttore molto ordinario. In questo stato, perde le sue proprietà di base e inizia a far passare la corrente elettrica in qualsiasi direzione. Tale guasto può essere facilmente rilevato utilizzando un multimetro standard, che inizia a emettere un segnale acustico e mostra un basso livello di resistenza nel diodo.
2. Quando si verifica un'interruzione, si verifica il processo inverso: il dispositivo generalmente smette di far passare la corrente elettrica in qualsiasi direzione, ovvero diventa essenzialmente un isolante. Per determinare con precisione un'interruzione, è necessario utilizzare tester con sonde di alta qualità e riparabili, altrimenti a volte possono diagnosticare erroneamente questo malfunzionamento. Nelle varietà di semiconduttori in lega, tale guasto è estremamente raro.
3. Una perdita durante la quale il sigillo del corpo del dispositivo si rompe, per cui non può funzionare correttamente.

Rottura della giunzione pn

Tali guasti si verificano in situazioni in cui la corrente elettrica inversa inizia ad aumentare improvvisamente e bruscamente, ciò è dovuto al fatto che la tensione del tipo corrispondente raggiunge valori elevati inaccettabili.

Solitamente ne esistono di diversi tipi:

1. Guasti termici, causati da un forte aumento della temperatura e dal successivo surriscaldamento.
2. Guasti elettrici che si verificano sotto l'influenza della corrente sulla giunzione.

Il grafico della caratteristica corrente-tensione consente di studiare visivamente questi processi e la differenza tra loro.

Guasto elettrico

Le conseguenze causate dai guasti elettrici non sono irreversibili, poiché non distruggono il cristallo stesso. Pertanto, con una graduale diminuzione della tensione, è possibile ripristinare tutte le proprietà e i parametri operativi del diodo.

Allo stesso tempo, i guasti di questo tipo sono divisi in due tipi:

1. Le rotture per effetto tunnel si verificano quando l'alta tensione passa attraverso giunzioni strette, consentendo ai singoli elettroni di fuoriuscire attraverso di esse. Di solito si verificano se le molecole dei semiconduttori contengono un gran numero di impurità diverse. Durante tale guasto, la corrente inversa inizia ad aumentare bruscamente e rapidamente e la tensione corrispondente è a un livello basso.
2. I tipi di guasti a valanga sono possibili a causa dell'influenza di forti campi che possono accelerare i portatori di carica al livello massimo, grazie al quale eliminano un numero di elettroni di valenza dagli atomi, che poi volano nella regione conduttiva. Questo fenomeno è di natura valanghe, a causa del quale questo tipo guasti e ha ricevuto questo nome.

Rottura termica

Il verificarsi di un tale guasto può verificarsi per due ragioni principali: insufficiente rimozione del calore e surriscaldamento della giunzione p-n, che si verifica a causa del flusso di corrente elettrica che la attraversa a velocità troppo elevate.

Un aumento della temperatura nella zona di transizione e nelle zone limitrofe provoca le seguenti conseguenze:

1. La crescita delle vibrazioni degli atomi che compongono il cristallo.
2. Elettroni che entrano nella banda conduttiva.
3. Un forte aumento della temperatura.
4. Distruzione e deformazione della struttura cristallina.
5. Guasto completo e guasto dell'intero componente radio.

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Diodo raddrizzatore | Volt-info

Figura 1. Caratteristica corrente-tensione di un diodo raddrizzatore.

Caratteristica corrente-tensione di un diodo raddrizzatore

Nella figura, il primo quadrante contiene il ramo diretto e il terzo il ramo inverso della caratteristica del diodo. Il ramo diretto della caratteristica viene rimosso sotto l'azione della tensione diretta, il ramo inverso, rispettivamente, quando viene applicata la tensione inversa al diodo. La tensione diretta sul diodo è la tensione alla quale si forma un potenziale elettrico maggiore sul catodo rispetto all'anodo e, se parliamo nel linguaggio dei segni, sul catodo meno (-), sull'anodo più (+), come mostrato nella Figura 2.

Figura 2. Circuito per lo studio delle caratteristiche corrente-tensione di un diodo quando collegato direttamente.

La Figura 1 mostra i seguenti simboli:

Iр – corrente operativa del diodo;

Ud – caduta di tensione sul diodo;

Uо – tensione inversa del diodo;

Upr – tensione di rottura;

Iу – corrente di dispersione o corrente inversa del diodo.

Concetti e designazioni di caratteristiche

La corrente operativa del diodo (Iр) è una corrente elettrica continua che passa attraverso il diodo per un lungo periodo, durante il quale il dispositivo non è soggetto a distruzione irreversibile della temperatura e le sue caratteristiche non subiscono cambiamenti qualitativi significativi. Nei libri di consultazione può essere indicata come corrente massima continua. La caduta di tensione attraverso il diodo (Ud) è la tensione ai terminali del diodo che si verifica quando una corrente operativa continua lo attraversa. Nei libri di consultazione può essere designato come tensione diretta sul diodo.

La corrente continua circola quando il diodo è collegato direttamente.

La tensione inversa del diodo (U®) è la tensione inversa consentita sul diodo, applicata ad esso per un lungo periodo, alla quale non si verifica la distruzione irreversibile della sua giunzione p-n. Nella letteratura di riferimento può essere chiamata tensione inversa massima.

La tensione di rottura (Upr) è la tensione inversa sul diodo, alla quale si verifica una rottura elettrica irreversibile della giunzione p-n e, di conseguenza, il guasto del dispositivo.

La corrente inversa del diodo o corrente di dispersione (Iу) è una corrente inversa che non provoca la distruzione (rottura) irreversibile della giunzione p-n del diodo per un lungo periodo.

Quando si scelgono i diodi raddrizzatori, di solito si seguono le caratteristiche di cui sopra.

Funzionamento del diodo

Sottigliezze lavoro p-n transizione, un argomento per un articolo separato. Semplifichiamo il problema e consideriamo il funzionamento del diodo dal punto di vista della conduttività unidirezionale. Pertanto, il diodo funziona come conduttore quando collegato in avanti e come dielettrico (isolante) quando collegato al contrario. Consideriamo i due circuiti nella Figura 3.

Figura 3. Collegamento inverso (a) e diretto (b) del diodo.

La figura mostra due versioni dello stesso circuito. Nella Figura 3 (a), la posizione degli interruttori S1 e S2 garantisce il contatto elettrico dell'anodo del diodo con il meno della fonte di alimentazione e del catodo attraverso la lampadina HL1 con il positivo. Come abbiamo già deciso, questa è la connessione inversa del diodo. In questa modalità il diodo si comporterà come un elemento elettricamente isolante, il circuito elettrico sarà praticamente aperto e la lampada non si accenderà.

Quando si modifica la posizione dei contatti S1 e S2, Figura 3 (b), viene fornito un contatto elettrico tra l'anodo del diodo VD1 e il positivo della fonte di alimentazione e il catodo attraverso la lampadina con il meno. In questo caso, la condizione per la commutazione diretta del diodo è soddisfatta, si “apre” e la corrente di carico (lampada) lo attraversa, come attraverso un conduttore.

Se hai appena iniziato a studiare elettronica, potresti essere un po' confuso dalla complessità degli interruttori nella Figura 3. Traccia un'analogia basata sulla descrizione data, basandoti sugli schemi semplificati della Figura 4. Questo esercizio ti permetterà di capire e orientarti un po' riguardo al principio di costruzione e di lettura schemi elettrici.

Figura 4. Schema del collegamento inverso e diretto di un diodo (semplificato).

Nella Figura 4, il cambio di polarità sui terminali del diodo è assicurato modificando la posizione del diodo (capovolgendolo).

Conduzione con diodi unidirezionali

Figura 5. Diagrammi di tensione prima e dopo il diodo raddrizzatore.

Supponiamo condizionatamente che il potenziale elettrico dell'interruttore S2 sia sempre uguale a 0. Quindi la differenza di tensione –US1-S2 e +US1-S2 verrà applicata all'anodo del diodo, a seconda della posizione degli interruttori S1 e S2. Un diagramma di tale tensione alternata rettangolare è mostrato nella Figura 5 (diagramma in alto). Quando la differenza di tensione sull'anodo del diodo è negativa, questo è bloccato (funziona come un elemento isolante), mentre attraverso la lampada HL1 non scorre corrente e non brucia, e la tensione ai capi della lampada è quasi zero. Quando la differenza di tensione è positiva, il diodo si accende (agisce come un conduttore elettrico) e la corrente scorre attraverso il circuito in serie diodo-lampada. La tensione della lampada aumenta a UHL1. Questa tensione è leggermente inferiore alla tensione di alimentazione perché parte della tensione cade attraverso il diodo. Per questo motivo in elettronica ed elettrotecnica le differenze di tensione vengono talvolta chiamate "cadute di tensione". Quelli. in questo caso, se la lampada è considerata come un carico, allora ci sarà una tensione di carico ai suoi capi e una caduta di tensione ai capi del diodo.

Pertanto, i periodi di differenza di tensione negativa vengono, per così dire, ignorati dal diodo, interrotti e la corrente scorre attraverso il carico solo durante i periodi di differenza di tensione positiva. Questa conversione della tensione alternata in unipolare (pulsante o diretta) è chiamata rettifica.

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1. Diodi a semiconduttore, principio di funzionamento, caratteristiche:

DIODO SEMICONDUTTORE - un dispositivo a semiconduttore con due elettrodi con conduttività unidirezionale. I diodi a semiconduttore comprendono un ampio gruppo di dispositivi con giunzioni p-n, contatti metallo-semiconduttori, ecc. I più comuni sono i diodi a semiconduttore a conversione elettrica. Servire a trasformare e generare vibrazioni elettriche. Uno dei principali moderni dispositivi elettronici. Principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore: Il principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore si basa sulle proprietà della giunzione elettrone-lacuna, in particolare sulla forte asimmetria della caratteristica corrente-tensione rispetto allo zero. In questo modo si distingue tra collegamento diretto e collegamento inverso. Se collegato direttamente, il diodo ha una bassa resistenza elettrica e conduce bene l'elettricità. Al contrario, con una tensione inferiore alla tensione di rottura, la resistenza è molto elevata e la corrente viene bloccata. Caratteristiche:

2. Diodi a semiconduttore, connessione diretta e inversa, tensione:

Collegamento diretto e inverso:

Quando una giunzione pn è collegata direttamente, una tensione esterna crea un campo nella giunzione che è opposto nella direzione al campo di diffusione interno. L'intensità del campo risultante diminuisce, il che è accompagnato da un restringimento dello strato bloccante. Di conseguenza, un gran numero di portatori di carica maggioritari sono in grado di spostarsi diffusamente nella regione vicina (la corrente di deriva non cambia, poiché dipende dal numero di portatori di carica minoritari che compaiono ai confini della transizione), cioè attraverso la giunzione fluirà una corrente risultante, determinata principalmente dalla componente diffusiva. La corrente di diffusione dipende dall'altezza della barriera potenziale e aumenta esponenzialmente al diminuire.

Una maggiore diffusione dei portatori di carica attraverso la giunzione porta ad un aumento della concentrazione di lacune nella regione di tipo n e di elettroni nella regione di tipo p. Questo aumento della concentrazione di portatori minoritari dovuto all'influenza di una tensione esterna applicata alla giunzione è chiamato iniezione di portatori minoritari. I portatori minoritari di non equilibrio si diffondono in profondità nel semiconduttore e ne interrompono la neutralità elettrica. Il ripristino dello stato neutro del semiconduttore avviene grazie alla fornitura di portatori di carica da una fonte esterna. Questo è il motivo per cui si verifica la corrente nel circuito esterno, chiamata diretta.

Quando una giunzione pn viene accesa nella direzione inversa, una tensione inversa esterna crea un campo elettrico che coincide nella direzione con il campo di diffusione, che porta ad un aumento della barriera potenziale e ad un aumento della larghezza dello strato di blocco. Tutto ciò riduce le correnti di diffusione dei portatori maggioritari. Per i portatori minoritari, il campo nella giunzione pn continua ad accelerare e quindi la corrente di deriva non cambia.

Pertanto, attraverso la giunzione fluirà una corrente risultante, determinata principalmente dalla corrente di deriva del portatore minoritario. Poiché il numero di portatori minoritari alla deriva non dipende dalla tensione applicata (influisce solo sulla loro velocità), all'aumentare della tensione inversa, la corrente attraverso la giunzione tende al valore limite IS, chiamato corrente di saturazione. Maggiore è la concentrazione di impurità donatrici e accettrici, minore è la corrente di saturazione e con l'aumento della temperatura la corrente di saturazione cresce esponenzialmente.

Il grafico mostra le caratteristiche corrente-tensione per la connessione diretta e inversa del diodo. Dicono anche i rami avanti e indietro della caratteristica corrente-tensione. Il ramo diretto (Ipr e Upr) mostra le caratteristiche del diodo quando è collegato direttamente (cioè quando all'anodo è applicato il “più”). Il ramo inverso (Irev e Urev) mostra le caratteristiche del diodo quando acceso al contrario (cioè quando viene applicato "meno" all'anodo).

La linea spessa blu è la caratteristica di un diodo al germanio (Ge), mentre la linea sottile nera è la caratteristica di un diodo al silicio (Si). La figura non mostra le unità di misura per gli assi corrente e tensione, poiché dipendono dalla marca specifica del diodo.

Per cominciare, definiamo, come per qualsiasi sistema di coordinate piatte, quattro angoli di coordinate (quadranti). Ti ricordo che il primo quadrante è considerato quello situato in alto a destra (cioè dove abbiamo le lettere Ge e Si). Successivamente, i quadranti vengono contati in senso antiorario.

Quindi, i nostri quadranti II e IV sono vuoti. Questo perché possiamo accendere il diodo solo in due modi: avanti o indietro. Una situazione è impossibile quando, ad esempio, una corrente inversa scorre attraverso un diodo e allo stesso tempo viene accesa nella direzione in avanti o, in altre parole, è impossibile applicare contemporaneamente sia "più" che "meno" ad un'uscita. Più precisamente, è possibile, ma poi sarà un cortocircuito. Rimangono solo due casi da considerare: collegamento diretto di un diodo e collegamento inverso di un diodo.

Nel primo quadrante è disegnato il grafico della connessione diretta. Ciò dimostra che maggiore è la tensione, maggiore è la corrente. Inoltre, fino ad un certo punto, la tensione aumenta più velocemente della corrente. Ma poi si verifica una svolta e la tensione rimane quasi invariata, ma la corrente inizia ad aumentare. Per la maggior parte dei diodi, questo punto di svolta si verifica nell'intervallo 0,5...1 V. Si dice che questa tensione "cada" attraverso il diodo. Questo 0,5...1 V è la caduta di tensione attraverso il diodo. Un lento aumento della corrente fino alla tensione di 0,5...1 V significa che in questa sezione praticamente non scorre corrente attraverso il diodo, nemmeno nella direzione in avanti.

Il grafico della commutazione inversa è disegnato nel terzo quadrante. Da ciò si vede che su un'area significativa la corrente rimane pressoché invariata, per poi aumentare come una valanga. Se si aumenta la tensione, ad esempio, a diverse centinaia di volt, questa alta tensione "sfonderà" il diodo e la corrente scorrerà attraverso il diodo. Ma il “guasto” è un processo irreversibile (per i diodi). Cioè, un tale "guasto" porterà alla combustione del diodo e smetterà completamente di far passare la corrente in qualsiasi direzione, o viceversa - farà passare la corrente in tutte le direzioni.

Le caratteristiche di diodi specifici indicano sempre la tensione inversa massima, ovvero la tensione che il diodo può sopportare senza "rottura" quando viene acceso nella direzione inversa. Questo deve essere preso in considerazione quando si sviluppano dispositivi che utilizzano diodi.

Confrontando le caratteristiche dei diodi al silicio e al germanio, possiamo concludere che nelle giunzioni p-n di un diodo al silicio, le correnti dirette e inverse sono inferiori rispetto a quelle di un diodo al germanio (agli stessi valori di tensione ai terminali). Ciò è dovuto al fatto che il silicio ha una banda proibita più ampia e affinché gli elettroni possano spostarsi dalla banda di valenza alla banda di conduzione è necessario fornire loro più energia aggiuntiva.

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La massima tensione inversa sui diodi è determinata dalla formula

Urev. massimo = 1.045Uav.

In numerose applicazioni pratiche, i convertitori a tiristori vengono utilizzati per raddrizzare la corrente alternata e controllare in modo uniforme la potenza trasmessa al carico. Allo stesso tempo, piccole correnti di controllo consentono di controllare grandi correnti di carico.

Un esempio del più semplice raddrizzatore a tiristori controllato dalla potenza è mostrato in Fig. 7.10.

Riso. 7.10. Circuito raddrizzatore a tiristori

Nella fig. La Figura 7.11 mostra i diagrammi temporali che spiegano il principio di regolazione del valore medio della tensione raddrizzata.

Riso. 7.11. Diagrammi temporali del funzionamento del raddrizzatore a tiristori

In questo circuito si presuppone che la tensione di ingresso Uin per un tiristore regolabile sia generata, ad esempio, da un raddrizzatore a onda intera. Se all'inizio di ogni semiciclo vengono forniti impulsi di controllo Uû di ampiezza sufficiente ( zona o-a sul diagramma Uout), la tensione di uscita ripeterà la tensione del raddrizzatore a onda intera. Se si spostano gli impulsi di controllo a metà di ciascun semiciclo, gli impulsi di uscita avranno una durata pari a un quarto del semiciclo (sezione b-c). Un ulteriore spostamento degli impulsi di controllo porterà ad un'ulteriore diminuzione dell'ampiezza media degli impulsi di uscita (sezione d – e).

Pertanto, applicando impulsi di controllo al tiristore sfasati rispetto alla tensione di ingresso, è possibile trasformare una tensione sinusoidale (corrente) in una sequenza di impulsi di qualsiasi durata, ampiezza e polarità, ovvero è possibile modificare l'effettivo valore della tensione (corrente) entro un ampio intervallo.

7.3 Filtri anti-aliasing

I circuiti di raddrizzamento considerati consentono di ottenere una tensione pulsante unipolare, che non è sempre applicabile per alimentare dispositivi elettronici complessi, poiché, a causa di grandi pulsazioni, portano all'instabilità del loro funzionamento.

Per ridurre significativamente l'ondulazione, vengono utilizzati filtri di livellamento. Il parametro più importante del filtro di livellamento è il coefficiente di livellamento S, determinato dalla formula S=1/2, dove 1 e 2 sono i coefficienti di ondulazione rispettivamente all'ingresso e all'uscita del filtro. Il fattore di ondulazione mostra quante volte il filtro riduce l'ondulazione. Nei circuiti pratici, il fattore di ondulazione all'uscita del filtro può raggiungere valori pari a 0,00003.

Gli elementi principali dei filtri sono elementi reattivi: capacità e induttanza (induttanze). Consideriamo innanzitutto il principio di funzionamento del filtro anti-aliasing più semplice, il cui diagramma è mostrato in Fig. 7.12.

Riso. 7.12. Circuito del filtro livellatore più semplice con raddrizzatore a semionda

In questo circuito, il livellamento della tensione attraverso il carico dopo il raddrizzatore a diodi a semionda VD viene effettuato utilizzando un condensatore C collegato in parallelo al carico Rн.

I diagrammi temporali che spiegano il funzionamento di tale filtro sono mostrati in Fig. 7.13. Nella sezione t1 – t2, la tensione di ingresso apre il diodo e carica il condensatore. Quando la tensione in ingresso inizia a diminuire, il diodo si chiude con la tensione accumulata sul condensatore Uc (sezione t1 - t2). Durante questo intervallo, la sorgente di tensione in ingresso viene disconnessa dal condensatore e dal carico e il condensatore viene scaricato attraverso la resistenza di carico Rн.

Riso. 7.13. Diagrammi temporali del funzionamento del filtro con un raddrizzatore a semionda

Se la capacità è sufficientemente grande, la scarica della capacità attraverso Rн avverrà con una costante di tempo elevata =RнС, e quindi la diminuzione della tensione sul condensatore sarà piccola e l'effetto livellante sarà significativo. D'altra parte, maggiore è la capacità, più corto è il segmento t1 - t2 durante il quale il diodo è aperto e la corrente i lo attraversa, aumentando (per una data corrente di carico media) al diminuire della differenza t2 - t1. Questa modalità operativa può portare al guasto del diodo raddrizzatore e, inoltre, è piuttosto pesante per il trasformatore.

Quando si utilizzano raddrizzatori a onda intera, la quantità di ondulazione all'uscita del filtro capacitivo diminuisce, poiché il condensatore è più piccolo durante il tempo che intercorre tra la comparsa degli impulsi, come è ben illustrato in Fig. 7.14.

Riso. 7.14. Levigatura dell'ondulazione del raddrizzatore a onda intera

Per calcolare l'entità dell'ondulazione all'uscita di un filtro capacitivo, approssimaremo l'ondulazione della tensione di uscita utilizzando una curva di corrente a dente di sega, come mostrato in Fig. 7.15.

Riso. 7.15. Approssimazione della tensione di ondulazione

La variazione di carica del condensatore è data dall'espressione

∆Q=∆UC=I nT1,

dove T1 è il periodo di pulsazione, In è il valore medio della corrente di carico. Tenendo conto del fatto che Iн = Иср/ Rн, otteniamo

Dalla fig. 7.15 ne consegue che

in questo caso la doppia ampiezza delle pulsazioni è determinata dall'espressione

I filtri induttivi hanno anche proprietà di livellamento e le migliori proprietà di livellamento si trovano nei filtri contenenti induttanza e capacità collegate come mostrato in Fig. 7.16.

Riso. 7.16. Filtro anti-aliasing con induttanza e capacità

In questo circuito, la capacità del condensatore viene selezionata in modo tale che la sua reattanza sia significativamente inferiore alla resistenza di carico. Il vantaggio di un tale filtro è che riduce il valore del ripple in ingresso ∆U ad un valore dove ω è la frequenza di ripple.

In pratica si sono diffuse varie tipologie di filtri a F e a U, le cui opzioni costruttive sono presentate in Fig. 7.17.

A correnti di carico basse, il raddrizzatore a forma di F mostrato in Fig. funziona bene. 7.16.

Riso. 7.17. Filtra le opzioni di costruzione

Negli schemi più critici vengono utilizzati circuiti di filtraggio multi-link (Fig. 7.17 d).

Spesso l'induttore viene sostituito con resistori, il che riduce in qualche modo la qualità della filtrazione, ma riduce significativamente il costo dei filtri (Fig. 7.17 b, c).

La principale caratteristica esterna dei raddrizzatori con filtro è la dipendenza del valore medio della tensione di uscita Uav (tensione di carico) dal valore medio della corrente di uscita.

Nei circuiti considerati, un aumento della corrente di uscita porta ad una diminuzione di Uav a causa di un aumento della caduta di tensione attraverso gli avvolgimenti del trasformatore, i diodi, i conduttori e gli elementi filtranti.

La pendenza della caratteristica esterna ad una data corrente media è determinata attraverso la resistenza di uscita Rout, determinata dalla formula:

Icр – set. Quanto più piccolo è il valore di Rout, tanto meno la tensione di uscita dipende dalla corrente di uscita, migliore è il circuito raddrizzatore con filtro. Nella fig. La Figura 7.18 mostra le tipiche dipendenze di Uav da Iav per varie opzioni di filtraggio.

Riso. 7.18. Dipendenze tipiche di Uav da Iav per vari schemi di filtraggio

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Cos'è la tensione inversa? - Costruzione di ristrutturazioni interne

Tensione inversa

La tensione inversa è un tipo di segnale energetico creato quando la polarità di una corrente elettrica viene invertita. Questa tensione si verifica spesso quando a un diodo viene applicata la polarità inversa, provocando la reazione del diodo operando nella direzione opposta. Questa funzione inversa può anche creare una tensione di rottura all'interno del diodo, poiché spesso interrompe il circuito a cui viene applicata la tensione.

La tensione inversa si verifica quando la sorgente di connessione del segnale di alimentazione a un circuito viene applicata in modo invertito. Ciò significa che la sorgente del cavo positivo è collegata alla terra o al conduttore negativo del circuito e viceversa. Questo trasferimento di tensione spesso non è previsto, poiché la maggior parte dei circuiti elettrici non è in grado di gestire tensioni.

Quando viene applicata una tensione minima a un circuito o a un diodo, è possibile che il circuito o il diodo funzionino al contrario. Ciò potrebbe causare una reazione come il motore della ventola della scatola che gira in modo errato. In questi casi l'elemento continuerà a funzionare.

Quando la quantità di tensione applicata a un circuito è eccessiva, il segnale per il circuito ricevente viene chiamato tensione di rottura. Se il segnale di ingresso che è stato invertito supera la tensione consentita per il mantenimento del circuito, il circuito potrebbe essere danneggiato oltre il resto della parte utilizzabile. Il punto in cui il circuito è danneggiato si riferisce al valore della tensione di rottura. Questa tensione di rottura ha un paio di altri nomi, tensione di picco inversa o tensione di rottura inversa.

La tensione inversa può causare tensione di rottura, che influisce anche sul funzionamento di altri componenti del circuito. Oltre ai diodi dannosi e alle funzioni del circuito di tensione inversa, può anche diventare un picco di tensione inversa. In tali casi, il circuito non può contenere la quantità di potenza in ingresso proveniente dal segnale che è stato invertito e potrebbe creare una tensione di rottura tra gli isolanti.

Questa tensione di rottura, che può verificarsi tra i componenti del circuito, può causare la rottura dei componenti o degli isolanti dei cavi. Ciò può trasformarli in conduttori di segnale e danneggiare il circuito conducendo tensione a diverse parti del circuito che non dovrebbero riceverla, causando instabilità in tutto il circuito. Ciò può causare archi di tensione da un componente all'altro, che possono anche essere abbastanza potenti da accendere vari componenti del circuito e provocare un incendio.

Sistema TT negli impianti elettrici con tensione fino a 1000V

Data di pubblicazione: 23/12/2017

Sai cos'è la tensione inversa?

Tensione inversa

La tensione inversa è un tipo di segnale energetico creato quando la polarità di una corrente elettrica viene invertita. Questa tensione si verifica spesso quando a un diodo viene applicata la polarità inversa, provocando la reazione del diodo operando nella direzione opposta. Questa funzione inversa può anche creare una tensione di rottura all'interno del diodo, poiché spesso interrompe il circuito a cui viene applicata la tensione.

La tensione inversa si verifica quando la sorgente di connessione del segnale di alimentazione a un circuito viene applicata in modo invertito. Ciò significa che la sorgente del cavo positivo è collegata alla terra o al conduttore negativo del circuito e viceversa. Questo trasferimento di tensione spesso non è previsto, poiché la maggior parte dei circuiti elettrici non è in grado di gestire tensioni.

Quando viene applicata una tensione minima a un circuito o a un diodo, è possibile che il circuito o il diodo funzionino al contrario. Ciò potrebbe causare una reazione come il motore della ventola della scatola che gira in modo errato. In questi casi l'elemento continuerà a funzionare.

Quando la quantità di tensione applicata a un circuito è eccessiva, il segnale per il circuito ricevente viene chiamato tensione di rottura. Se il segnale di ingresso che è stato invertito supera la tensione consentita per il mantenimento del circuito, il circuito potrebbe essere danneggiato oltre il resto della parte utilizzabile. Il punto in cui il circuito è danneggiato si riferisce al valore della tensione di rottura. Questa tensione di rottura ha un paio di altri nomi, tensione di picco inversa o tensione di rottura inversa.

La tensione inversa può causare tensione di rottura, che influisce anche sul funzionamento di altri componenti del circuito. Oltre ai diodi dannosi e alle funzioni del circuito di tensione inversa, può anche diventare un picco di tensione inversa. In tali casi, il circuito non può contenere la quantità di potenza in ingresso proveniente dal segnale che è stato invertito e potrebbe creare una tensione di rottura tra gli isolanti.

Questa tensione di rottura, che può verificarsi tra i componenti del circuito, può causare la rottura dei componenti o degli isolanti dei cavi. Ciò può trasformarli in conduttori di segnale e danneggiare il circuito conducendo tensione a diverse parti del circuito che non dovrebbero riceverla, causando instabilità in tutto il circuito. Ciò può causare archi di tensione da un componente all'altro, che possono anche essere abbastanza potenti da accendere vari componenti del circuito e provocare un incendio.

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Ristrutturazione edilizia interna

Durante il ciclo di vita di un edificio, in determinati periodi sono necessari interventi di ristrutturazione per rinnovare gli interni. La modernizzazione è necessaria anche quando il design degli interni o la funzionalità sono in ritardo rispetto ai tempi moderni.

Costruzione a più piani

In Russia ci sono più di 100 milioni di unità abitative, la maggior parte delle quali sono “case unifamiliari” o cottage. Nelle città, nelle periferie e nelle zone rurali, le case di proprietà sono un tipo di alloggio molto comune.
La pratica di progettare, costruire e gestire gli edifici è molto spesso uno sforzo collettivo tra vari gruppi di professionisti e professioni. A seconda delle dimensioni, della complessità e dello scopo di un particolare progetto edilizio, il team di progetto può includere:
1. Il promotore immobiliare che fornisce il finanziamento per il progetto;
Uno o più istituti finanziari o altri investitori che forniscono finanziamenti;
2. Enti locali di pianificazione e gestione;
3. Servizio che esegue rilievi ALTA/ACSM e di costruzione durante tutto il progetto;
4. Amministratori edili che coordinano gli sforzi dei vari gruppi di partecipanti al progetto;
5. Architetti e ingegneri abilitati che progettano edifici e preparano documenti di costruzione;

Caratteristiche e parametri del raddrizzatore e dei diodi universali

I diodi raddrizzatori vengono utilizzati per rettificare la corrente alternata a bassa frequenza. Le proprietà raddrizzatrici di questi diodi si basano sul principio della conduttività unidirezionale delle giunzioni p e delle lacune elettrone.

I diodi universali sono utilizzati in varie apparecchiature elettroniche come raddrizzatori CA di alte e basse frequenze, moltiplicatori e convertitori di frequenza, rilevatori di segnali grandi e piccoli, ecc. La gamma di correnti e tensioni operative del raddrizzatore e dei diodi universali è molto ampia, quindi sono sono prodotti con giunzioni pn sia puntuali che planari nella struttura del semiconduttore con aree da decimi di millimetro quadrato a diversi centimetri quadrati. Tipicamente, i diodi universali utilizzano giunzioni con aree e capacità piccole, ma con valori relativamente elevati di correnti dirette e tensioni inverse. Questi requisiti sono soddisfatti dai diodi puntiformi, planari e mesaplanari in microlega. Le caratteristiche e i parametri dei diodi universali sono gli stessi dei diodi raddrizzatori.

Caratteristiche volt-ampere(caratteristica tensione-tensione) dei diodi raddrizzatori esprime la dipendenza della corrente che passa attraverso il diodo dal valore e dalla polarità della tensione continua applicata ad esso. Il ramo diretto della caratteristica mostra la dipendenza della corrente attraverso il diodo con la diretta attraverso la polarità della tensione applicata. L'intensità della corrente diretta dipende in modo esponenziale dalla tensione diretta applicata al diodo e può raggiungere valori elevati con una caduta di tensione piccola (circa 0,3 - 1 V) attraverso il diodo.

Il ramo inverso della caratteristica corrisponde alla direzione non conduttiva della corrente attraverso il diodo con polarità inversa della tensione applicata al diodo. La corrente inversa (sezione OD) dipende leggermente dalla tensione inversa applicata. Con una tensione inversa relativamente elevata (punto B sulla caratteristica), si verifica una rottura elettrica della giunzione p-n, alla quale la corrente inversa aumenta rapidamente, il che può portare a rottura termica e danni al diodo. All'aumentare della temperatura, aumenteranno la corrente termica e la corrente di generazione dei portatori di carica nella giunzione, il che porterà ad un aumento delle correnti dirette e inverse e ad uno spostamento delle caratteristiche del diodo.

Le proprietà e l'intercambiabilità dei diodi sono valutate dai loro parametri. I parametri principali includono correnti e tensioni associate alla caratteristica corrente-tensione I diodi sono utilizzati sia nei circuiti CA che CC. Pertanto, per valutare le proprietà dei diodi, insieme ai parametri, vengono utilizzati parametri differenziali che caratterizzano il loro funzionamento in corrente alternata.

Corrente raddrizzata (continua). Ipr è la corrente (valore medio per periodo) che passa attraverso il diodo, garantendone il funzionamento affidabile e a lungo termine. L'intensità di questa corrente è limitata dal riscaldamento o dalla potenza massima Pmax. Il superamento della corrente diretta porta al guasto termico e al danneggiamento del diodo.

• Caduta di tensione diretta UPr.Av - valore medio su un periodo sul diodo quando la corrente diretta consentita lo attraversa.
• Tensione inversa consentita U0br è il valore medio nel periodo in cui è garantito il funzionamento affidabile e a lungo termine del diodo. Il superamento della tensione inversa porta alla rottura e al guasto dei diodi. All'aumentare della temperatura, i valori della tensione inversa e della corrente diretta diminuiscono.
• Corrente inversa Irev - valore medio per il periodo di corrente inversa a un Urev accettabile. Più bassa è la corrente inversa, meglio è

Tu sei le proprietà rettificanti del diodo. Un aumento della temperatura ogni 10 °C porta ad un aumento della corrente inversa nei diodi al germanio e al silicio di 1,5 - 2 volte o più.

Costante massima, ovvero la potenza media Pmax dissipata da un diodo in un periodo in cui il diodo può funzionare a lungo senza modificare i suoi parametri. Questa potenza è la somma dei prodotti delle correnti e delle tensioni nelle polarizzazioni diretta e inversa della giunzione, cioè per i semicicli positivi e negativi della corrente alternata. Per dispositivi ad alta potenza funzionanti con una buona dissipazione del calore, Pmax = (Tp.max - Tk)/Rpk. Per i dispositivi a bassa potenza che funzionano senza dissipatore di calore,

Pmax = (Tp.max - T s) / Rp.s.

Temperatura massima di giunzione Gp.max dipende dal materiale (band gap) del semiconduttore e dal grado del suo drogaggio, cioè dalla resistività della regione di giunzione p-n - la base. L'intervallo Gp.max per il germanio è compreso tra 80 e 110 °C e per il silicio tra 150 e 220 °C.

Resistenza termica Rp.k tra la transizione e l'alloggiamento è determinato dalla differenza di temperatura tra la giunzione Tpi dell'alloggiamento Tk e la potenza media Ra rilasciata nella transizione ed è 1 - 3 ° C / W: Ra.K = (Ta - TK) / Papà. La resistenza termica Rn c tra la giunzione e l'ambiente dipende dalla differenza di temperatura tra la giunzione Tp e l'ambiente Tc. Dal momento che praticamente RPK

La modalità limitante di utilizzo del diodo è caratterizzata dalla tensione inversa massima consentita URev max, dalla corrente massima del raddrizzatore IPr max e dalla temperatura massima di giunzione TPmax... Con un aumento della frequenza della tensione alternata fornita al diodo, le sue proprietà raddrizzanti si deteriorano. Pertanto, per determinare le proprietà dei diodi raddrizzatori, viene solitamente specificato l'intervallo di frequenza operativa Df o la frequenza massima di rettifica fmax.A frequenze superiori a fmax, i portatori di carica minoritari accumulati durante il semiciclo diretto nella base non hanno il tempo di compensare, quindi, durante il semiciclo inverso della tensione raddrizzata, la transizione rimane polarizzata in avanti per qualche tempo (cioè perde le sue proprietà raddrizzanti). Questa proprietà si manifesta in modo più significativo quanto maggiore è l'impulso di corrente diretta o quanto maggiore è la frequenza della tensione alternata fornita. alte frequenze comincia a manifestarsi l'effetto di derivazione delle capacità di barriera e di diffusione della giunzione p-n, riducendone le proprietà raddrizzanti

Quando si calcola la modalità del raddrizzatore, vengono utilizzate la resistenza statica alla corrente continua e la resistenza differenziale dei diodi alla corrente alternata

• Differenziale la resistenza alla corrente alternata rdiff=dU/dI o rDiff=ÄU/ÄI determina la variazione di corrente attraverso il diodo quando la tensione cambia vicino al punto operativo selezionato sulla caratteristica del diodo. Se la tensione è inserita direttamente, rdif Pr = 0,026/ /IPr e la corrente Ipr > 10 mA, ammonta a diversi Ohm, quando si collega la tensione inversa, rdif pr è grande (da decine di kiloOhm a diversi megaohm). ohm).
• Statico resistenza del diodo alla corrente continua rprd = Upr/Ipr, rrev d = Urev/Irev V Nella regione delle correnti dirette rFor d>rdiff pr, e nella regione delle correnti inverse r0br d

Le capacità dei diodi hanno un impatto significativo sulle loro prestazioni alle alte frequenze e in modalità pulsata. I dati del passaporto dei diodi solitamente forniscono la capacità totale del diodo CD, che, oltre alla capacità di barriera e di diffusione, include la capacità del corpo del dispositivo. Questa capacità viene misurata tra i conduttori di corrente esterni del diodo ad un dato inverso tensione di polarizzazione e frequenza della corrente

Diodo semiconduttore - Questo è un dispositivo a semiconduttore con una giunzione pn e due elettrodi. Il principio di funzionamento di un diodo a semiconduttore si basa sul fenomeno della giunzione p-n, quindi per ulteriori studi su qualsiasi dispositivo a semiconduttore è necessario sapere come funziona.

Diodo raddrizzatore (chiamato anche valvola) è un tipo di diodo a semiconduttore che serve a convertire la corrente alternata in corrente continua.

Il diodo ha due terminali (elettrodi) anodo e catodo. L'anodo è collegato allo strato p, il catodo allo strato n. Quando viene applicato un più all'anodo e un meno all'anodo (collegamento diretto del diodo), il diodo trasmette corrente. Se si applica un meno all'anodo e un più al catodo (collegamento inverso del diodo), non ci sarà corrente attraverso il diodo, questo può essere visto dalle caratteristiche volt-ampere del diodo. Pertanto, quando viene fornita una tensione alternata all'ingresso del diodo raddrizzatore, solo una semionda lo attraversa.

Caratteristica corrente-tensione (caratteristica volt-ampere) del diodo.

La caratteristica corrente-tensione del diodo è mostrata in Fig. I. 2. Il primo quadrante mostra il ramo diretto della caratteristica, che descrive lo stato di alta conduttività del diodo con una tensione diretta applicata ad esso, che è linearizzata da una funzione lineare a tratti

u = U0 +R D i

dove: u è la tensione sulla valvola al passaggio della corrente i; U 0 - tensione di soglia; R d - resistenza dinamica.

Nel terzo quadrante c'è un ramo inverso della caratteristica corrente-tensione, che descrive lo stato di bassa conduttività quando al diodo viene applicata una tensione inversa. In uno stato di bassa conduttività, praticamente nessuna corrente scorre attraverso la struttura del semiconduttore. Questo però è vero solo fino ad un certo valore di tensione inversa. Con la tensione inversa, quando l'intensità del campo elettrico nella giunzione pn raggiunge circa 10 s V/cm, questo campo può trasmettere ai portatori di carica mobili - elettroni e lacune, che appaiono costantemente in tutto il volume della struttura del semiconduttore come risultato della generazione termica - energia cinetica sufficiente per la ionizzazione degli atomi di silicio neutri. Le lacune risultanti e gli elettroni di conduzione, a loro volta, vengono accelerati elettricamente campo pn transizione e ionizzare anche atomi di silicio neutri. In questo caso si verifica un aumento simile a una valanga della corrente inversa, cioè e. rottura di una valanga.

La tensione alla quale si verifica un forte aumento della corrente inversa è detta tensione di rottura U 3 .

ARGOMENTO 3. DIODI SEMICONDUTTORI

Un diodo a semiconduttore è un dispositivo a semiconduttore di conversione elettrica con una giunzione elettrica e due terminali, che sfrutta le proprietà giunzione pn UN.

I diodi a semiconduttore sono classificati:

1) per scopo: raddrizzatore, alta frequenza e altissima frequenza (diodi HF e microonde), impulsi, diodi zener a semiconduttore (diodi di riferimento), diodi tunnel, diodi inversi, varicap, ecc.;

2) secondo le caratteristiche progettuali e tecnologiche: planare e puntuale;

3) per tipo di materiale di partenza: germanio, silicio, arseniuro-gallio, ecc.

Figura 3.1 – Progettazione di diodi puntiformi

Un diodo puntiforme utilizza una piastra di germanio o silicio con conduttività elettrica di tipo n (Fig. 3.1), di spessore 0,1...0,6 mm e di area 0,5...1,5 mm2; Un filo affilato (ago) su cui si è depositata un'impurità entra in contatto con la piastra. In questo caso, le impurità si diffondono dall'ago nel semiconduttore principale, creando un'area con un diverso tipo di conduttività elettrica. Pertanto, vicino all'ago si forma una giunzione pn emisferica in miniatura.

Per realizzare diodi a punta di germanio, un filo di tungsteno rivestito di indio viene saldato a una piastra di germanio. L'indio è un accettore del germanio. La regione risultante di germanio di tipo p è l'emettitore.

I diodi a punta di silicio sono realizzati utilizzando silicio di tipo n e un filo rivestito di alluminio, che funge da accettore per il silicio.

Nei diodi planari, una giunzione pn è formata da due semiconduttori con diversi tipi di conduttività elettrica, e l'area di giunzione di diversi tipi di diodi varia da centesimi di millimetro quadrato a diverse decine di centimetri quadrati (diodi di potenza).

I diodi planari sono prodotti mediante metodi di fusione (fusione) o diffusione (Fig. 3.2).

Figura 3.2 – Progettazione di diodi planari prodotti con la lega (a) e metodo di diffusione (b)

Una goccia di indio viene fusa in una piastra di germanio di tipo n ad una temperatura di circa 500°C (Fig. 3.2, a), che, fusa con il germanio, forma uno strato di germanio di tipo p. La regione con conduttività elettrica di tipo p ha una concentrazione di impurità maggiore rispetto alla piastra principale ed è quindi un emettitore. I fili conduttori, solitamente in nichel, sono saldati alla piastra principale di germanio e a quella di indio. Se come materiale di partenza si prende il germanio di tipo p, in esso viene fuso l'antimonio e quindi si ottiene una regione di emettitore di tipo n.

Il metodo di diffusione per produrre una giunzione p-n si basa sul fatto che gli atomi di impurità si diffondono nel semiconduttore principale (Fig. 3.2, b). Per creare uno strato p, viene utilizzata la diffusione di un elemento accettore (boro o alluminio per il silicio, indio per germanio) attraverso la superficie del materiale sorgente.

3.1 Diodi raddrizzatori

Un diodo raddrizzatore a semiconduttore è un diodo semiconduttore progettato per convertire la corrente alternata in corrente continua.

I diodi raddrizzatori sono realizzati sulla base di una giunzione pn e hanno due regioni, una delle quali ha una resistenza inferiore (contiene una maggiore concentrazione di impurità) ed è chiamata emettitore. L'altra zona, la base, è più resistente (contiene una minore concentrazione di impurità).

Il funzionamento dei diodi raddrizzatori si basa sulla proprietà della conduttività unidirezionale della giunzione p-n, che sta nel fatto che quest'ultima conduce bene la corrente (ha una bassa resistenza) quando collegata direttamente e praticamente non conduce corrente (ha una resistenza molto elevata resistenza) quando collegato al contrario.

Come è noto, la corrente diretta del diodo viene creata da quelli principali e la corrente inversa viene creata da portatori di carica non primari. La concentrazione dei portatori di carica maggioritari è di diversi ordini di grandezza superiore alla concentrazione dei portatori non maggioritari, il che determina le proprietà della valvola del diodo.

I parametri principali del raddrizzamento dei diodi a semiconduttore sono:

· corrente diretta del diodo Ipr, che è normalizzata ad una certa tensione diretta (solitamente Upr = 1...2V);

· corrente diretta massima ammissibile Ipr max diodo;

· la tensione inversa massima consentita del diodo Urev max, alla quale il diodo può ancora funzionare normalmente per un lungo periodo;

· corrente inversa costante Irev che circola attraverso il diodo con tensione inversa pari a Urev max;

· corrente raddrizzata media Ivp.sr, che può passare attraverso il diodo per lungo tempo ad una temperatura accettabile del suo riscaldamento;

· potenza massima ammissibile Pmax dissipata dal diodo, alla quale è garantita l'affidabilità specificata del diodo.

In base al valore massimo consentito della corrente rettificata media, i diodi sono suddivisi in bassa potenza (Ivp.av £ 0,3 A), media potenza (0,3 A 10A).

Per mantenere le prestazioni di un diodo al germanio, la sua temperatura non deve superare i +85°C. I diodi al silicio possono funzionare a temperature fino a +150°C.

Figura 3.3 – Variazione delle caratteristiche volt-ampere di un diodo a semiconduttore in funzione della temperatura: a – per un diodo al germanio; b – per un diodo al silicio

La caduta di tensione durante il passaggio di corrente continua per i diodi al germanio è DUpr = 0,3...0,6 V, per i diodi al silicio - DUpr = 0,8...1,2 V. Grandi cadute di tensione quando la corrente continua passa attraverso i diodi al silicio rispetto alle cadute di tensione diretta sui diodi al germanio sono associate a un'altezza della barriera potenziale più elevata delle giunzioni pn formate nel silicio.

Con l'aumento della temperatura diminuisce la caduta di tensione diretta, che è associata ad una diminuzione dell'altezza della barriera potenziale.

Quando viene applicata una tensione inversa a un diodo a semiconduttore, al suo interno si forma una leggera corrente inversa, dovuta al movimento dei portatori di carica minoritari attraverso la giunzione pn.

All’aumentare della temperatura della giunzione pn aumenta il numero dei portatori di carica minoritari a causa della transizione di alcuni elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione e della formazione di coppie di portatori di carica elettrone-lacuna. Pertanto, la corrente inversa del diodo aumenta.

Quando al diodo viene applicata una tensione inversa di diverse centinaia di volt, il campo elettrico esterno nello strato di blocco diventa così forte da poter attirare elettroni dalla banda di valenza alla banda di conduzione (effetto Zener). In questo caso, la corrente inversa aumenta bruscamente, causando il riscaldamento del diodo, un ulteriore aumento della corrente e, infine, la rottura termica (distruzione) della giunzione p-n. La maggior parte dei diodi può funzionare in modo affidabile con tensioni inverse non superiori a (0,7...0,8) Uprob.

La tensione inversa consentita per i diodi al germanio raggiunge - 100...400 V e per i diodi al silicio - 1000...1500 V.

In una serie di potenti installazioni di convertitori, i requisiti per il valore medio della corrente diretta e della tensione inversa superano il valore nominale dei parametri dei diodi esistenti. In questi casi il problema viene risolto collegando i diodi in parallelo o in serie.

Il collegamento in parallelo dei diodi viene utilizzato quando è necessario ottenere una corrente diretta maggiore della corrente limite di un diodo. Ma se diodi dello stesso tipo sono semplicemente collegati in parallelo, a causa della mancata corrispondenza dei rami diretti della caratteristica corrente-tensione, saranno caricati diversamente e, in alcuni, la corrente diretta sarà maggiore di quella limitante .

Figura 3.4 – Collegamento in parallelo dei diodi raddrizzatori

Per equalizzare le correnti, vengono utilizzati diodi con una piccola differenza nei rami diretti della caratteristica corrente-tensione (sono selezionati) o resistori di equalizzazione con una resistenza di unità di Ohm sono collegati in serie ai diodi. A volte vengono inclusi resistori aggiuntivi (Fig. 3.4, c) con una resistenza molte volte maggiore della resistenza diretta dei diodi, in modo che la corrente in ciascun diodo sia determinata principalmente dalla resistenza Rd, cioè Rd>>rpr vd. Il valore di Rd è di centinaia di ohm.

Il collegamento in serie dei diodi viene utilizzato per aumentare la tensione inversa totale consentita. Quando esposto a tensione inversa, la stessa corrente inversa Irev scorre attraverso i diodi collegati in serie. tuttavia, a causa della differenza nei rami inversi della caratteristica corrente-tensione, la tensione totale sarà distribuita in modo non uniforme tra i diodi. Un diodo il cui ramo inverso della caratteristica corrente-tensione è più alto avrà una tensione maggiore applicata ad esso. Potrebbe essere superiore al limite, il che porterà alla rottura dei diodi.

Figura 3.5 – Collegamento in serie dei diodi raddrizzatori

Per garantire che la tensione inversa sia distribuita uniformemente tra i diodi indipendentemente dalla loro resistenza inversa, i diodi vengono deviati con resistori. Le resistenze Rsh dei resistori devono essere uguali e significativamente inferiori alla più piccola resistenza inversa dei diodi Rsh 3.2 Diodi Zener

Un diodo zener a semiconduttore è un diodo a semiconduttore, la cui tensione nella zona di guasto elettrico dipende debolmente dalla corrente e che viene utilizzato per stabilizzare la tensione.

I diodi Zener a semiconduttore sfruttano la proprietà di un leggero cambiamento nella tensione inversa sulla giunzione p-n durante un guasto elettrico (valanga o tunnel). Ciò è dovuto al fatto che un piccolo aumento della tensione sulla giunzione pn nella modalità di rottura elettrica provoca una generazione più intensa di portatori di carica e un aumento significativo della corrente inversa.

I diodi Zener a bassa tensione sono realizzati sulla base di materiale fortemente legato (a bassa resistenza). In questo caso, si forma una giunzione planare stretta, in cui si verifica una rottura elettrica tunneling a tensioni inverse relativamente basse (meno di 6 V). I diodi Zener ad alta tensione sono realizzati sulla base di materiale leggermente legato (ad alta resistenza). Pertanto, il loro principio di funzionamento è associato al guasto elettrico da valanga.

Parametri principali dei diodi zener:

· tensione di stabilizzazione Ust (Ust = 1…1000V);

· correnti di stabilizzazione minima Ist min e massima Ist max (Ist min" 1,0...10 mA, Ist max "0,05...2,0A);

· massima dissipazione di potenza ammissibile Рmax;

· resistenza differenziale nella sezione di stabilizzazione rd = DUst/DIst, (rd" 0,5...200 Ohm);

coefficiente di temperatura della tensione nella sezione di stabilizzazione:

Il TKU di un diodo zener mostra in quale percentuale cambierà la tensione di stabilizzazione quando la temperatura del semiconduttore cambia di 1°C

(TKU= −0,5…+0,2%/°С).

Figura 3.6 – Caratteristica volt-ampere del diodo zener e sua designazione grafica simbolica

I diodi Zener vengono utilizzati per stabilizzare le tensioni degli alimentatori e per fissare i livelli di tensione in vari circuiti.

La stabilizzazione della tensione a bassa tensione entro 0,3...1 V può essere ottenuta utilizzando il ramo diretto della caratteristica I-V dei diodi al silicio. Un diodo in cui il ramo diretto della caratteristica corrente-tensione viene utilizzato per stabilizzare la tensione è chiamato stabistore. Esistono anche diodi Zener a doppia faccia (simmetrici) che hanno una caratteristica corrente-tensione simmetrica rispetto all'origine.

I diodi Zener possono essere collegati in serie, con la tensione stabilizzante risultante pari alla somma delle tensioni dei diodi Zener:

Ust = Ust1 + Ust2 +…

La connessione parallela dei diodi Zener è inaccettabile, perché a causa della dispersione delle caratteristiche e dei parametri di tutti i diodi Zener collegati in parallelo, la corrente si verificherà solo in uno, che ha la tensione stabilizzante Ust più bassa, che causerà il surriscaldamento del diodo Zener.

3.3 Tunnel e diodi inversi

Un diodo tunnel è un diodo a semiconduttore basato su un semiconduttore degenere, in cui l'effetto tunnel porta alla comparsa di una sezione di resistenza differenziale negativa sulla caratteristica corrente-tensione con tensione diretta.

Il diodo tunnel è costituito da germanio o arseniuro di gallio con un'altissima concentrazione di impurità, cioè con resistività molto bassa. Tali semiconduttori con bassa resistenza sono chiamati degenerati. Ciò consente di ottenere una giunzione pn molto stretta. In tali transizioni si creano le condizioni per un tunneling relativamente libero degli elettroni attraverso una barriera di potenziale (effetto tunnel). L’effetto tunnel porta alla comparsa di una sezione con resistenza differenziale negativa sul ramo diretto della caratteristica corrente-tensione del diodo. L'effetto tunnel è che ad un'altezza sufficientemente bassa della barriera potenziale, gli elettroni possono penetrare attraverso la barriera senza cambiare la loro energia.

Parametri principali dei diodi tunnel:

· corrente di picco Iп – corrente diretta nel punto massimo della caratteristica corrente-tensione;

· corrente di valle Iâ – corrente diretta nel punto minimo della caratteristica corrente-tensione;

· rapporto delle correnti dei diodi tunnel Iп/Iв;

· tensione di picco Uп – tensione diretta corrispondente alla corrente di picco;

· tensione di valle Uв – tensione diretta corrispondente alla corrente di valle;

· tensione della soluzione Uрр.

I diodi tunnel vengono utilizzati per generare e amplificare le oscillazioni elettromagnetiche, nonché nei circuiti di commutazione e a impulsi ad alta velocità.

Figura 3.7 – Caratteristica corrente-tensione di un diodo tunnel

Un diodo inverso è un diodo basato su un semiconduttore con una concentrazione critica di impurità, in cui la conduttività alla tensione inversa dovuta all'effetto tunnel è significativamente maggiore che alla tensione diretta.

Il principio di funzionamento di un diodo inverso si basa sull'utilizzo dell'effetto tunnel. Ma nei diodi inversi la concentrazione di impurità è inferiore rispetto ai diodi tunnel convenzionali. Pertanto, la differenza di potenziale di contatto per i diodi invertiti è minore e lo spessore della giunzione pn è maggiore. Ciò porta al fatto che sotto l'influenza della tensione continua non viene creata una corrente tunnel diretta. La corrente diretta nei diodi invertiti viene creata mediante l'iniezione di portatori di carica non maggioritari attraverso la giunzione pn, vale a dire la corrente continua è diffusione. Quando la tensione viene invertita, una significativa corrente tunnel scorre attraverso la giunzione, creata dal movimento degli elettroni attraverso la barriera di potenziale dalla regione p alla regione n. La sezione operativa della caratteristica corrente-tensione di un diodo invertito è il ramo inverso.

Pertanto, i diodi invertiti hanno un effetto raddrizzante, ma la loro direzione di passaggio (conduttiva) corrisponde alla connessione inversa e la direzione di blocco (non conduttiva) corrisponde alla connessione diretta.

Figura 3.8 – Caratteristica volt-ampere di un diodo invertito

Vengono utilizzati diodi invertiti dispositivi a impulsi, e anche come convertitori di segnale (miscelatori e rilevatori) in dispositivi di radioingegneria.

3.4 Varicap

Un varicap è un diodo a semiconduttore che sfrutta la dipendenza della capacità dall'entità della tensione inversa ed è destinato all'uso come elemento con capacità controllata elettricamente.

Il materiale semiconduttore per la produzione dei varicap è il silicio.

Parametri di base dei varicap:

· capacità nominale Sv – capacità ad una data tensione inversa (Sv = 10...500 pF);

Coefficiente di sovrapposizione delle capacità; (Ks = 5...20) – il rapporto tra le capacità varicap a due valori dati di tensioni inverse.

I Varicap sono ampiamente utilizzati in vari circuiti per la regolazione automatica della frequenza e negli amplificatori parametrici.

Figura 3.9 – Caratteristica capacità-tensione di un varicap

3.5 Calcolo di circuiti elettrici con diodi a semiconduttore.

Nei circuiti pratici, un carico, ad esempio un resistore, è collegato al circuito del diodo (Fig. 3.10, a). La corrente continua scorre quando l'anodo ha un potenziale positivo rispetto al catodo.

La modalità del diodo con un carico è chiamata modalità operativa. Se il diodo avesse una resistenza lineare, calcolare la corrente in un tale circuito non sarebbe difficile, poiché la resistenza totale del circuito è uguale alla somma della resistenza del diodo alla corrente continua Ro e della resistenza del resistore di carico Rн. Ma il diodo ha una resistenza non lineare e il suo valore Ro cambia al variare della corrente. Pertanto, il calcolo corrente viene eseguito graficamente. Il compito è il seguente: i valori di E, Rn e le caratteristiche del diodo sono noti, è necessario determinare la corrente nel circuito I e la tensione sul diodo Ud.

Figura 3.10

La caratteristica del diodo dovrebbe essere considerata come un grafico di un'equazione che collega le quantità I e U. E per la resistenza Rн, un'equazione simile è la legge di Ohm:

(3.1)

Quindi, ci sono due equazioni con due incognite I e U, e una delle equazioni è data graficamente. Per risolvere un tale sistema di equazioni, è necessario costruire un grafico della seconda equazione e trovare le coordinate del punto di intersezione dei due grafici.

L'equazione per la resistenza Rн è un'equazione di primo grado rispetto a I e U. Il suo grafico è una linea retta chiamata linea di carico. È costruito utilizzando due punti sugli assi delle coordinate. Per I= 0, dall'equazione (3.1) si ottiene: E − U= 0 oppure U= E, che corrisponde al punto A in Fig. 3.10, b. E se U= 0, allora I= E/Rí. tracciamo questa corrente sull'asse delle ordinate (punto B). Tracciamo una linea retta passante per i punti A e B, che è la linea di carico. Le coordinate del punto D danno la soluzione al problema.

Va notato che un calcolo grafico della modalità operativa del diodo può essere omesso se Rн >> Ro. In questo caso è consentito trascurare la resistenza del diodo e determinare la corrente approssimativamente: I»E/Rн.

Il metodo considerato per il calcolo della tensione continua può essere applicato all'ampiezza o ai valori istantanei se la sorgente fornisce tensione alternata.

Poiché i diodi a semiconduttore conducono bene la corrente nella direzione diretta e male nella direzione opposta, la maggior parte dei diodi a semiconduttore viene utilizzata per rettificare la corrente alternata.

Il circuito più semplice per raddrizzare la corrente alternata è mostrato in Fig. 3.11. È collegato in serie con una sorgente di fem alternata - e, un diodo VD e un resistore di carico Rн. Questo circuito è chiamato semionda.

Il raddrizzatore più semplice funziona come segue. Durante un semiciclo, la tensione per il diodo è continua e passa corrente, creando una caduta di tensione UR attraverso il resistore Rн. Durante il semiciclo successivo, la tensione è invertita, praticamente non c'è corrente e UR = 0. Pertanto, una corrente pulsante passa attraverso il diodo e la resistenza di carico sotto forma di impulsi della durata di mezzo ciclo. Questa corrente è chiamata corrente raddrizzata. Crea una tensione raddrizzata attraverso il resistore Rн. Grafici in Fig. 3.11, b illustrano i processi nel raddrizzatore.

Figura 3.11

L'ampiezza delle semionde positive sul diodo è molto piccola. Ciò è spiegato dal fatto che quando passa la corrente continua, la maggior parte della tensione della sorgente cade attraverso il resistore di carico Rн, la cui resistenza supera significativamente la resistenza del diodo. In questo caso

Per i diodi a semiconduttore convenzionali, la tensione diretta non è superiore a 1...2 V. Ad esempio, supponiamo che la sorgente abbia una tensione effettiva E = 200 V e . Se Up max = 2 V, allora URmax = 278 V.

Con una semionda negativa della tensione fornita, praticamente non c'è corrente e la caduta di tensione sul resistore Rн è zero. L'intera tensione sorgente viene applicata al diodo e costituisce la sua tensione inversa. Pertanto, il valore massimo della tensione inversa è uguale all'ampiezza della fem sorgente.

Lo schema più semplice dell'utilizzo di un diodo zener è mostrato in Fig. 3.12, a. Il carico (consumatore) è collegato in parallelo al diodo zener. Pertanto, in modalità di stabilizzazione, quando la tensione sul diodo zener è quasi costante, sul carico ci sarà la stessa tensione. Di solito Rogr viene calcolato per il punto medio T delle caratteristiche del diodo zener.

Consideriamo il caso in cui E = const, e Rн varia da Rн min a Rн max..

Il valore di Rolim può essere trovato utilizzando la seguente formula:

(3.3)

dove Iav = 0,5(Ist min+Ist max) – corrente media del diodo zener;

Ií = Ust/Rí – corrente di carico (a Rí = cost);

In.av = 0,5(In min+In max), (con Rn = var),

E E .

Figura 3.12

Il funzionamento del circuito in questa modalità può essere spiegato come segue. Poiché Rogr è costante e anche la caduta di tensione ai suoi capi, pari a (E − Ust), è costante, allora la corrente in Rogr, pari a (Ist + In.sr), deve essere costante. Ma quest'ultimo è possibile solo se la corrente del diodo Zener I e la corrente di carico Iн cambiano nella stessa misura, ma in direzioni opposte. Ad esempio, se In aumenta, la corrente I diminuisce della stessa quantità e la loro somma rimane invariata.

Consideriamo il principio di funzionamento di un diodo zener usando l'esempio di un circuito costituito da una sorgente collegata in serie di EMF variabile - e, un diodo zener VD e un resistore R (Fig. 3.13, a).

Durante il semiciclo positivo, al diodo zener viene applicata una tensione inversa e, fino alla tensione di rottura del diodo zener, tutta la tensione viene applicata al diodo zener, poiché la corrente nel circuito è zero. Dopo la rottura elettrica del diodo Zener, la tensione sul diodo Zener VD rimane invariata e l'intera tensione rimanente della sorgente EMF verrà applicata al resistore R. Durante il semiciclo negativo, il diodo Zener viene acceso nella direzione di conduzione , la caduta di tensione ai suoi capi è di circa 1 V e la tensione rimanente della sorgente EMF viene applicata al resistore R.

Un diodo a semiconduttore è un dispositivo a semiconduttore con una giunzione elettrica e due terminali, che sfrutta l'una o l'altra proprietà della giunzione elettrica. La giunzione elettrica può essere una giunzione elettrone-lacuna, una giunzione metallo-semiconduttore o un'eterogiunzione.

La regione del cristallo del diodo semiconduttore che ha una maggiore concentrazione di impurità (e quindi la maggioranza dei portatori di carica) è chiamata emettitore, mentre l'altra, con una concentrazione inferiore, è chiamata base. Il lato del diodo a cui è collegato il polo negativo della fonte di alimentazione quando è collegato direttamente è spesso chiamato catodo, mentre l'altro è chiamato anodo.

In base al loro scopo, i diodi sono suddivisi in:

1. raddrizzatori (di potenza), progettati per convertire la tensione alternata proveniente dagli alimentatori a frequenza industriale in tensione continua;

2. Diodi Zener (diodi di riferimento) progettati per stabilizzare le tensioni , avendo sul ramo inverso della caratteristica corrente-tensione una sezione con una debole dipendenza della tensione dalla corrente circolante:

3. varicap destinati ad essere utilizzati come capacità controllata dalla tensione elettrica;

4. impulso, progettato per funzionare in circuiti a impulsi ad alta velocità;

5. tunnel e reverse, progettati per amplificare, generare e commutare oscillazioni ad alta frequenza;

6. frequenza ultraelevata, progettata per la conversione, commutazione e generazione di oscillazioni a frequenza ultraelevata;

7. LED progettati per convertire un segnale elettrico in energia luminosa;

8. fotodiodi, progettati per convertire l'energia luminosa in un segnale elettrico.

Il sistema e l'elenco dei parametri inclusi nelle descrizioni tecniche e che caratterizzano le proprietà dei diodi a semiconduttore sono selezionati tenendo conto delle loro caratteristiche fisiche e tecnologiche e dell'ambito di applicazione. Nella maggior parte dei casi, sono importanti le informazioni sui parametri statici, dinamici e limite.

I parametri statici caratterizzano il comportamento dei dispositivi a corrente continua, i parametri dinamici caratterizzano le loro proprietà tempo-frequenza, i parametri limite determinano l'area di funzionamento stabile e affidabile.

1.5. Caratteristica corrente-tensione del diodo

La caratteristica corrente-tensione (caratteristica volt-ampere) del diodo è simile alla caratteristica corrente-tensione p-n-transizione e ha due rami: avanti e indietro.

La caratteristica corrente-tensione del diodo è mostrata nella Figura 5.

Se il diodo è acceso nella direzione in avanti ("+" - verso l'area R e "-" - all'area N), quindi quando viene raggiunta la tensione di soglia U Quindi il diodo si apre e la corrente continua lo attraversa. Quando riacceso ("-" all'area R e "+" - all'area N) attraverso il diodo scorre una corrente inversa insignificante, cioè il diodo è effettivamente chiuso. Pertanto, possiamo considerare che il diodo fa passare la corrente in una sola direzione, il che ne consente l'utilizzo come elemento raddrizzatore.

I valori delle correnti diretta e inversa differiscono di diversi ordini di grandezza e la caduta di tensione diretta non supera alcuni volt rispetto alla tensione inversa, che può essere di centinaia o più volt. Le proprietà raddrizzatrici dei diodi sono migliori quanto minore è la corrente inversa ad una data tensione inversa e minore è la caduta di tensione ad una data corrente diretta.

I parametri della caratteristica corrente-tensione sono: resistenza dinamica (differenziale) del diodo alla corrente alternata e resistenza statica alla corrente continua.

La resistenza statica del diodo alla corrente continua nelle direzioni avanti e indietro è espressa dalla relazione:

, (2)

Dove U E IO specificare punti specifici sulla caratteristica corrente-tensione del diodo in cui viene calcolata la resistenza.

La resistenza CA dinamica determina la variazione di corrente attraverso un diodo con una variazione di tensione vicino a un punto operativo selezionato sulla caratteristica del diodo:

. (3)

Poiché una tipica caratteristica I-V di un diodo presenta sezioni con maggiore linearità (una sul ramo diretto, una sul ramo inverso), R d viene calcolato come il rapporto tra un piccolo incremento di tensione attraverso il diodo e un piccolo incremento di corrente attraverso di esso in una determinata modalità:

. (4)

Per ricavare un'espressione per R d, è più conveniente prendere come argomento la corrente IO, e considera la tensione come una funzione e, prendendo il logaritmo dell'equazione (1), portala alla forma:

. (5)

. (6)

Ne consegue che con l'aumento della corrente diretta R d diminuisce rapidamente, da quando il diodo viene acceso direttamente IO>>IO S .

Nella sezione lineare della caratteristica corrente-tensione quando il diodo è collegato direttamente, la resistenza statica è sempre maggiore della resistenza dinamica: R st > R d.Quando si riaccende il diodo R st R D.

Pertanto, la resistenza elettrica del diodo nella direzione diretta è molto inferiore che nella direzione opposta. Pertanto, il diodo ha conduttività unidirezionale e viene utilizzato per raddrizzare la corrente alternata.

I diodi vengono spesso definiti "avanti" e "retromarcia". A cosa è collegato questo? Qual è la differenza tra un diodo "diretto" e un diodo "inverso"?

Cos'è un diodo "avanti"?

Un diodo è un semiconduttore che ha 2 terminali, ovvero l'anodo e il catodo. Viene utilizzato per l'elaborazione diversi modi segnali elettrici. Ad esempio, allo scopo di raddrizzarli, stabilizzarli, trasformarli.

La particolarità di un diodo è che fa passare la corrente solo in una direzione. Nella direzione opposta - no. Ciò è possibile grazie al fatto che la struttura del diodo contiene 2 tipi di regioni di semiconduttore che differiscono per conduttività. Il primo corrisponde condizionatamente all'anodo, che ha una carica positiva, i cui portatori sono i cosiddetti fori. Il secondo è il catodo, che ha una carica negativa; i suoi portatori sono gli elettroni.

Il diodo può funzionare in due modalità:

• aprire;
• Chiuso

Nel primo caso la corrente scorre bene attraverso il diodo. Nella seconda modalità - con difficoltà.

È possibile aprire il diodo tramite connessione diretta. Per fare ciò, è necessario collegare il filo positivo dalla sorgente di corrente all'anodo e il filo negativo al catodo.

La tensione continua può anche essere chiamata tensione del diodo. Ufficiosamente, il dispositivo a semiconduttore stesso. Quindi non è “diretto” ma il collegamento ad esso o la tensione. Ma per facilità di comprensione, nell'ingegneria elettrica il diodo stesso viene spesso definito "diretto".

Cos'è un diodo "flyback"?

Il semiconduttore viene chiuso applicando a sua volta una tensione inversa. Per fare ciò, è necessario modificare la polarità dei fili dalla fonte di corrente. Come nel caso di un diodo diretto, viene generata una tensione inversa. Per analogia con lo scenario precedente, il diodo stesso è anche chiamato “reverse”.

Confronto

La differenza principale tra un diodo "diretto" e un diodo "inverso" sta nel metodo di fornitura di corrente al semiconduttore. Se viene applicato per aprire il diodo, il semiconduttore diventa “diritto”. Se la polarità dei fili della sorgente di corrente cambia, il semiconduttore si chiude e diventa "inverso".

Avendo considerato la differenza tra un diodo "diretto" e un diodo "inverso", rifletteremo le conclusioni principali nella tabella.

Data di pubblicazione: 23/12/2017

Sai cos'è la tensione inversa?

Tensione inversa

La tensione inversa è un tipo di segnale energetico creato quando la polarità di una corrente elettrica viene invertita. Questa tensione si verifica spesso quando a un diodo viene applicata la polarità inversa, provocando la reazione del diodo operando nella direzione opposta. Questa funzione inversa può anche creare una tensione di rottura all'interno del diodo, poiché spesso interrompe il circuito a cui viene applicata la tensione.

La tensione inversa si verifica quando la sorgente di connessione del segnale di alimentazione a un circuito viene applicata in modo invertito. Ciò significa che la sorgente del cavo positivo è collegata alla terra o al conduttore negativo del circuito e viceversa. Questo trasferimento di tensione spesso non è previsto, poiché la maggior parte dei circuiti elettrici non è in grado di gestire tensioni.

Quando viene applicata una tensione minima a un circuito o a un diodo, è possibile che il circuito o il diodo funzionino al contrario. Ciò potrebbe causare una reazione come il motore della ventola della scatola che gira in modo errato. In questi casi l'elemento continuerà a funzionare.

Quando la quantità di tensione applicata a un circuito è eccessiva, il segnale per il circuito ricevente viene chiamato tensione di rottura. Se il segnale di ingresso che è stato invertito supera la tensione consentita per il mantenimento del circuito, il circuito potrebbe essere danneggiato oltre il resto della parte utilizzabile. Il punto in cui il circuito è danneggiato si riferisce al valore della tensione di rottura. Questa tensione di rottura ha un paio di altri nomi, tensione di picco inversa o tensione di rottura inversa.

La tensione inversa può causare tensione di rottura, che influisce anche sul funzionamento di altri componenti del circuito. Oltre ai diodi dannosi e alle funzioni del circuito di tensione inversa, può anche diventare un picco di tensione inversa. In tali casi, il circuito non può contenere la quantità di potenza in ingresso proveniente dal segnale che è stato invertito e potrebbe creare una tensione di rottura tra gli isolanti.

Questa tensione di rottura, che può verificarsi tra i componenti del circuito, può causare la rottura dei componenti o degli isolanti dei cavi. Ciò può trasformarli in conduttori di segnale e danneggiare il circuito conducendo tensione a diverse parti del circuito che non dovrebbero riceverla, causando instabilità in tutto il circuito. Ciò può causare archi di tensione da un componente all'altro, che possono anche essere abbastanza potenti da accendere vari componenti del circuito e provocare un incendio.

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