Bästa svaret
En allmänt använd applikation av denna funktion och dioder i allmänhet är omvandlingen av en växelspänning (AC) till en kontinuerlig spänning (DC). Med andra ord, Rectification.
Men små signaldioder kan också användas som likriktare i likriktare eller applikationer med låg effekt, låg ström (mindre än 1 amp), men där större förspänningsströmmar eller högre omvänd förspänningsspänningar är involverade, PN-korsningen av en liten signaldiod skulle så småningom överhettas och smälta så att större och mer kraftfulla kraftdioder används istället. större PN-korsningsarea jämfört med dess mindre signaldiodkusin, vilket resulterar i en hög framströmsförmåga på upp till flera hundra ampere (KA) och en omvänd blockeringsspänning på upp till flera tusen volt (KV).
Eftersom effektdioden har en stor PN-korsning är den inte lämplig för högfrekventa applikationer över 1 MHz, men speciella och dyra högfrekventa högdioder är tillgängliga. För applikationer med hög frekvenslikriktare används Schottky-dioder i allmänhet på grund av sin korta omvända återställningstid och låga spänningsfall i deras förspända tillstånd.
Effektdioder ger okontrollerad effektjustering och används i applikationer som batteriladdning och likströmsförsörjning samt likriktare och växelriktare. På grund av deras höga ström- och spänningsegenskaper kan de också användas som friluftsdioder och snubbernätverk.
Effektdioder är utformade för att ha ett framåtriktat ”ON” -motstånd av bråkdelar av en Ohm medan deras omvänd blockering motstånd ligger i mega-Ohms-intervallet. Några av effektdioderna med större värde är utformade för att ”monteras” på kylflänsar och minska deras värmemotstånd till mellan 0,1 och 1 oC / Watt.
Om en växelspänning appliceras över en effektdiod under den positiva halvcykel kommer dioden att leda ström som passerar och under den negativa halvcykeln kommer dioden inte att leda som blockerar strömmen. Ledning genom kraftdioden sker bara under den positiva halvcykeln och är därför enkelriktad, dvs likström som visas.
Effektdiodlikriktare
effektdiodlikriktare
Effekt dioder kan användas individuellt som ovan eller kopplas ihop för att producera en mängd likriktarkretsar som ”Half-Wave”, ”Full-Wave” eller som ”Bridge Rectifiers”. Varje typ av likriktarkrets kan klassificeras som antingen okontrollerad, halvstyrd eller helt styrd där en okontrollerad likriktare endast använder effektdioder, en helt styrd likriktare använder tyristorer (SCR) och en halvstyrd likriktare är en blandning av både dioder och tyristorer.
Den vanligaste enskilda effektdioden för grundläggande elektronikapplikationer är det allmänna ändamålet 1N400x-seriens glaspassifierade typ likriktande dioder med standardvärden för kontinuerlig framåtriktad ström på 1,0 ampere och omvänd blockeringsspänning från 50v för 1N4001 upp till 1000v för 1N4007, med den lilla 1N4007GP som är den mest populära för allmänt ändamål nätspänning.
Half Wave Rectification
En likriktare är en krets som omvandlar växelströmmen ( AC) ingångseffekt till en likström (DC) uteffekt. Ingångseffektförsörjningen kan antingen vara en enfas eller en flerfasförsörjning med den enklaste av alla likriktarkretsar som är halvledarriktaren.
Effektdioden i en halvvågslikriktarkrets passerar bara hälften av varje komplett sinusvåg av växelströmsförsörjningen för att konvertera den till en likströmsförsörjning. Då kallas denna typ av krets för en ”halvvåg” -likriktare eftersom den endast passerar hälften av den inkommande växelströmförsörjningen som visas nedan.
Halvvågslikriktarkrets
halvvåg likriktarkrets
Under varje ”positiv” halvcykel för AC-sinusvåg är dioden förspänd framåt eftersom anoden är positiv i förhållande till katoden, vilket resulterar i ström som flyter genom dioden.
Eftersom DC-belastningen är resistiv (motstånd, R) är strömmen som strömmar i lastmotståndet därför proportionell mot spänningen (Ohms lag) och spänningen över belastningsmotståndet kommer därför att vara densamma som matningsspänningen , Vs (minus Vf), det vill säga ”DC” -spänningen över belastningen är sinusformad endast under den första halva cykeln så Vout = Vs.
Under varje ”negativ” halvcykel i den sinusformade ingångsvågformen , är dioden förspänd, eftersom anoden är negativ med avseende på katoden. Därför flyter INGEN ström genom dioden eller kretsen. I den negativa halva cykeln av matningen flyter ingen ström i belastningsmotståndet eftersom ingen spänning uppträder över den, därför är Vout = 0.
Strömmen på kretsens likströmssida strömmar bara gör kretsen enkelriktad.Eftersom belastningsmotståndet mottar från dioden en positiv hälft av vågformen, noll volt, en positiv hälft av vågformen, noll volt, etc, skulle värdet på denna oregelbundna spänning vara lika i värde till en ekvivalent likspänning på 0,318 x Vmax av den sinusformade vågformen eller 0,45 x Vrms för den ingångsinusformade vågformen.
Därefter beräknas motsvarande likspänning, VDC över belastningsmotståndet enligt följande.
halvvågslikriktare vågform
Rektifierad likspänningsekvation
Där Vmax är det maximala eller toppspänningsvärdet för AC sinusformad matning och VS är RMS-värdet (Root Mean Squared) för matningen.
Effektdiod Exempel nr1
Beräkna spänningen över VDC och ström IDC, som strömmar genom ett 100Ω motstånd anslutet till en 240 Vrms enfas halvvågslikriktare som visas ovan. Beräkna också likströmsförbrukningen som belastningen förbrukar.
effektdioder strömekvation
Under korrigeringsprocessen är den resulterande utspänningen och strömmen både ”ON” och ”OFF” under varje cykel. Eftersom spänningen över belastningsmotståndet endast finns under den positiva halvan av cykeln (50\% av ingångsvågformen), resulterar detta i att ett lågt genomsnittligt DC-värde tillförs belastningen.
Variationen av den korrigerade utgångsvågformen mellan detta ”PÅ” och ”AV” -tillstånd ger en vågform som har stora mängder ”krusning” vilket är en oönskad funktion. Den resulterande likströmskrusningen har en frekvens som är lika med frekvensen för växelströmsförsörjningen.
Mycket ofta när vi korrigerar en växelspänning vill vi skapa en ”stadig” och kontinuerlig likspänning utan spänningsvariationer krusning. Ett sätt att göra detta är att ansluta en kondensator med stort värde över utgångsspänningsplintarna parallellt med belastningsmotståndet som visas nedan. Denna typ av kondensator är vanligtvis känd som en ”reservoar” eller utjämningskondensator.
Halvvågslikriktare med utjämnande kondensator
effektdiod med utjämningskondensator
När korrigering används för att tillhandahålla en likspänning (DC) strömförsörjning från en växlande (AC) källa, mängden krusningsspänning kan reduceras ytterligare genom att använda kondensatorer med större värde men det finns gränser för både kostnad och storlek för typerna av utjämningskondensatorer används.
För ett givet kondensatorvärde kommer en större belastningsström (mindre belastningsmotstånd) att urladda kondensatorn snabbare (RC Time Constant) och ökar därmed den erhållna krusningen. För enfas, halvvågslikriktarkrets med en effektdiod är det inte särskilt praktiskt att försöka minska krusningsspänningen genom kondensatorutjämning ensam. I det här fallet skulle det vara mer praktiskt att använda ”Fullvågs-korrigering” istället.
I praktiken används halvvågslikriktaren oftast i lågeffektsapplikationer på grund av deras stora nackdelar. Utgångsamplituden är mindre än ingångsamplituden, det finns ingen utgång under den negativa halvcykeln så halva effekten slösas bort och utgången pulsas likström vilket resulterar i överdriven krusning.
För att övervinna dessa nackdelar har ett antal Power Diode är anslutna för att producera en fullvågslikriktare som diskuteras i nästa handledning.
Svar
En effektdiod är en kristallin halvledaranordning som huvudsakligen används för att omvandla växelström (AC) till likström (DC), en process som kallas rättelse. Finns i strömförsörjningskretsarna i praktiskt taget all modern elektrisk och elektronisk utrustning, en effektdiodfunktion liknar en mekanisk envägsventil. Den leder elektrisk ström med minimalt motstånd i en riktning, känd som dess riktning framåt, samtidigt som det förhindrar ström från att strömma i motsatt riktning. Normalt kapabel att passera så mycket som flera hundra ampere framåt, har effektdioder mycket större PN-korsningar och därmed högre framåtriktad bärförmåga än deras mindre signaldiodrelaterade som används i konsumentelektronik för att reglera och minska Detta gör effektdioder bättre lämpade för applikationer där större strömmar och högre spänningar är inblandade.