Toitedioodid

Elektronaugu ühend

Enamiku pooljuhtseadmete tööpõhimõte põhineb nähtustel ja protsessidel, mis toimuvad erinevat tüüpi elektrijuhtivusega pooljuhi kahe piirkonna – elektroni (n-tüüpi) ja augu (p-tüüpi) – piiril. N-tüüpi piirkonnas on ülekaalus elektronid, mis on peamised elektrilaengute kandjad, p-piirkonnas on need positiivsed laengud (augud). Kahe erineva juhtivuse tüüpi piirkonna vahelist piiri nimetatakse pn-siirdeks.

Funktsionaalselt võib dioodi (joonis 1) pidada ühepoolse juhtivusega kontrollimatuks elektrooniliseks lülitiks. Diood on juhtivas olekus (suletud lüliti), kui sellele on rakendatud päripinge.

Riis. 1. Dioodi tavapärane graafiline tähistus

IF-dioodi läbiv vool on määratud välise vooluahela parameetritega ja pooljuhtstruktuuri pingelangus on vähetähtis. Kui dioodile on rakendatud pöördpinge, on see mittejuhtivas olekus (avatud lüliti) ja selle kaudu liigub väike vool. Pingelangus dioodil on sel juhul määratud välise vooluahela parameetritega.

Dioodide kaitse

Dioodi elektriliste rikete kõige tüüpilisemad põhjused on pärivoolu diF / dt suur tõus sisselülitamisel, ülepinge väljalülitamisel, pärivoolu maksimaalse väärtuse ületamine ja konstruktsiooni purunemine vastuvõetamatult kõrge pöördpingega.

Suurte diF / dt väärtuste korral ilmneb dioodistruktuuris laengukandjate ebaühtlane kontsentratsioon ja selle tulemusena lokaalne ülekuumenemine koos järgneva konstruktsiooni kahjustamisega. DiF / dt kõrgete väärtuste peamine põhjus on väike induktiivsus ahelas, mis sisaldab päripingeallikat ja sisselülitatud dioodi. DiF / dt väärtuste vähendamiseks ühendatakse dioodiga järjestikku induktiivsus, mis piirab voolu tõusu kiirust.

Dioodile rakendatud pingete amplituudi väärtuste vähendamiseks, kui vooluring on välja lülitatud, kasutatakse järjestikku ühendatud takistit R ja kondensaator C on nn RC-ahel, mis on ühendatud paralleelselt dioodiga.

Dioodide kaitsmiseks voolu ülekoormuse eest avariirežiimides kasutatakse kiireid elektrikaitsmeid.

Toitedioodide peamised tüübid

Peamiste parameetrite ja otstarbe järgi jagatakse dioodid tavaliselt kolme rühma: üldotstarbelised dioodid, kiirtaastedioodid ja Schottky dioodid.

Üldotstarbelised dioodid

Seda dioodide rühma eristavad kõrged pöördpinge (50 V kuni 5 kV) ja pärivoolu (10 A kuni 5 kA) väärtused. Dioodide massiivne pooljuhtstruktuur halvendab nende jõudlust. Seetõttu on dioodide tagasipööratud taastumisaeg tavaliselt vahemikus 25-100 μs, mis piirab nende kasutamist ahelates, mille sagedus on üle 1 kHz.Reeglina töötavad need tööstusvõrkudes sagedusega 50 (60) Hz. Selle rühma dioodide pidev pingelang on 2,5-3 V.

Toitedioodid on erinevates pakendites. Kõige levinumad on kahte tüüpi hukkamine: tihvt ja tahvel (joon. 2 a, b).

Riis. 2. Dioodikehade ehitus: a — tihvt; b - tablett

Kiire taastamise dioodid. Selle dioodirühma tootmisel kasutatakse erinevaid tehnoloogilisi meetodeid, et vähendada pöördtaastumise aega. Eelkõige kasutatakse kulla või plaatina difusioonimeetodil räni dopingut, mis võimaldab vähendada taastumisaega 3-5 μs-ni. See aga vähendab pärivoolu ja vastupidise pinge lubatud väärtusi. Lubatud vooluväärtused on 10 A kuni 1 kA, vastupidine pinge 50 V kuni 3 kV. Kiireimate dioodide tagasipööratud taastumisaeg on 0,1-0,5 μs. Selliseid dioode kasutatakse impulss- ja kõrgsagedusahelates, mille sagedus on 10 kHz ja kõrgem. Selle rühma dioodide disain on sarnane üldotstarbeliste dioodide omaga.

Diood Schottky

Schottky dioodide tööpõhimõte põhineb metalli ja pooljuhtmaterjali vahelise üleminekupiirkonna omadustel. Toitedioodide puhul kasutatakse pooljuhina n-tüüpi vaesestatud räni kihti. Sel juhul on metallipoolses üleminekupiirkonnas negatiivne laeng ja pooljuhi poolel positiivne laeng.

Schottky dioodide eripäraks on see, et pärivool on tingitud ainult peamiste kandjate — elektronide liikumisest. Vähemuskandjate akumulatsiooni puudumine vähendab oluliselt Schottky dioodide inertsust.Taastumisaeg ei ületa tavaliselt 0,3 μs, päripinge langus on umbes 0,3 V. Nende dioodide pöördvoolu väärtused on 2-3 suurusjärku suuremad kui p-n-siirde dioodidel. Piirav pöördpinge ei ole tavaliselt suurem kui 100 V. Neid kasutatakse kõrg- ja madalpinge impulssahelates.