Ремонт диодного моста – причины и признаки неисправности
Диодный мост в конструкции генератора заменил коллектор, который когда-то выполнял функцию выпрямителя. С помощью диодного моста генератор стал более надежными мощным. Его задача – выравнивание пульсаций переменного тока и видоизменение его в постоянный ток.
Причина неисправности диодного моста
неисправный аккумулятор, низкая плотность электролита, замыкание между собой аккумуляторных банок;
неправильное «прикуривание» от другого автомобиля;
внешнее воздействие, попавшая в корпус генератора вода, грязь, повышенный нагрев.
Признаки сгоревшего диодного моста
Аккумулятор накануне был полностью заряжен, вы пришли в гараж – зарядка отсутствует, вновь зарядили аккумулятор, завели машину, аккумулятор разрядился через несколько минут, при этом генератор горячий до такой степени, что к нему невозможно прикоснуться.
Из-под капота раздается жуткий вой/свист, который меняет тональность при изменении числа оборотов двигателя, свист может появиться внезапно во время езды.
Во время поездки появилась ошибка ABSESP, что значит неисправность рулевого управления, перестает работать ГУР, руль поворачивается тяжело, аккумулятор садится.
Фары при езде тускнеют, акустика самопроизвольно отключается, кондиционер перестает работать.
Для того чтобы подтвердить свое мнение о том, что из строя вышел именно диодный мост, его нужно проверить. О неисправности диодного моста свидетельствуют следующие факторы:
· напряжение на выходе из генератора менее, чем 13,5 В;
· сигнальный индикатор во время запуска двигателя горит;
· при тестировании генератора мультиметром клемма плюс «звонится» вместе с обмотками.
Убедились, что неисправность кроется именно в диодном мосте. Теперь надо найти и определить какой именно диод вышел из строя.
Проверка диода – как делать правильно
Исходя из того, что диод – это полупроводниковый прибор, который пропускает ток только в одном направлении начнем проверку.
· Диодный мост необходимо снять. Диоды проверять нужно по отдельности, отсоединенными от общей схемы. Проверку надо выполнять в положении «проверка диодов».
· Одним из щупов прикасаемся к донышку диода, другим к его выводу. Величина сопротивления зависит от мощности полупроводника. Сопротивление должно быть в пределах 400 – 800 Ом, то есть в этом направлении диод ток пропускает.
· Меняем щупы местами. Единица на экране мультиметра – свидетельство того, что проводимость в этом направлении отсутствует. Значит, диод заперт и цел.
· В противном случае, если тестер при проверке покажет наличие сопротивления (прохождение тока) в обе стороны говорит о неисправности диода.
Важно помнить. При проверке диодов, расположенных на одной пластине, сопротивления не должны отличаться. Допустимый максимум – 5 Ом, не более. Наличие диода с большой разницей в показаниях говорит о его плохой работе и последующих проблемах с зарядкой. Поэтому диод желательно поменять.
Проверка диодов тестером весьма условна, более точно убедиться в целостности диода можно только под нагрузкой, например, подключением в схему лампы или на проверочном диагностическом стенде на СТО.
Чем вызвана необходимость замены диодов
Кто-то скажет, что гораздо проще взять и заменить диодный мост полностью. Однако стоимость диодного моста для иномарки варьируется от 1000 до 4000 руб., иногда цена еще выше. Зависит от марки машины, типа генератора, аналог это или оригинал. Новый диодный мост или по контракту. Заказали диодный мост по интернету, думали он новый и оригинал, а недобросовестный кладовщик положил в вашу посылку китайский аналог. Пойди разберись сразу.
Многие, заменив диодный мост на своем генераторе, предпочитают не выбрасывать старый, а отремонтировать его и оставить у себя в загашнике.
Вопрос в том, что не каждый самостоятельно может выпаять негодный диод и запрессовать новый. Лучше всего обратиться к услугам профессиональных мастеров на СТО. Процесс ремонта диодного моста отлажен и не займет много времени.
Например, в автомастерских компании «Start-Motors», что в Люберцах, ремонт диодного моста обойдется всего в 800 руб. За эту символическую сумму вы получаете надежный и испытанный «родной» диодный мост, тем более что в компании действует накопительная система скидок, так что есть все шансы получить диодной мост еще дешевле. Более подробно о ценах на услуги компании «Start-Motors» смотрите в прайсе.
Источник: http://start-motors.ru/index.php/blog/2-uncategorised/81-remont-diodnogo-mosta-prichiny-i-priznaki-neispravnosti
Полупроводниковый диод
Радиоэлектроника для начинающих
В самом начале радиотехники первым активным элементом была электронная лампа. Но уже в двадцатые годы прошлого века появились первые приборы доступные для повторения радиолюбителями и ставшие очень популярными. Это детекторные приёмники. Более того они выпускались в промышленном масштабе, стоили недорого и обеспечивали приём двух-трёх отечественных радиостанций работавших в диапазонах средних и длинных волн.
Именно в детекторных приёмниках впервые стал использоваться простейший полупроводниковый прибор, называемый вначале детектором и лишь позже получивший современное название – диод.
Диод это прибор, состоящий всего из двух слоёв полупроводника. Это слой “p”- позитив и слой “n”- негатив. На границе двух слоёв полупроводника образуется “p-n” переход. Анодом является область “p”, а катодом зона “n”. Любой диод способен проводить ток только от анода к катоду. На принципиальных схемах он обозначается так.
Как работает полупроводниковый диод
В полупроводнике “n” типа имеются свободные электроны, частицы со знаком минус, а в полупроводнике типа “p” наличествуют ионы с положительным зарядом, их принято называть «дырки». Подключим диод к источнику питания в обратном включении, то есть на анод подадим минус, а на катод плюс.
Между зарядами разной полярности возникает притяжение и положительно заряженные ионы тянутся к минусу, а отрицательные электроны дрейфуют к плюсу источника питания. В “p-n” переходе нет носителей зарядов, и отсутствует движение электронов. Нет движения электронов – нет электрического тока.
Диод закрыт.
При прямом включении диода происходит обратный процесс. В результате отталкивания однополярных зарядов все носители группируются в зоне перехода между двумя полупроводниковыми структурами. Между частицами возникает электрическое поле перехода и рекомбинация электронов и дырок. Через “p-n” переход начинает протекать электрический ток. Сам процесс носит название «электронно-дырочная проводимость». При этом диод открыт.
Возникает вполне естественный вопрос, как из одного полупроводникового материала удаётся получить структуры, обладающие различными свойствами, то есть полупроводник “n” типа и полупроводник “p” типа.
Этого удаётся добиться с помощью электрохимического процесса называемого легированием, то есть внесением в полупроводник примесей других металлов, которые и обеспечивают нужный тип проводимости. В электронике используются в основном три полупроводника. Это германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs).
Наибольшее распространение получил, конечно, кремний, так как запасы его в земной коре поистине огромны, поэтому стоимость полупроводниковых приборов на основе кремния весьма невысока.
При добавлении в расплав кремния ничтожно малого количества мышьяка (As) мы получаем полупроводник “n” типа, а легируя кремний редкоземельным элементом индием (In), мы получаем полупроводник “p” типа.
Присадок для легирования полупроводниковых материалов достаточно много.
Например, внедрение атомов золота в структуру полупроводника увеличивает быстродействие диодов, транзисторов и интегральных схем, а добавление небольшого числа различных примесей в кристалл арсенида галлия определяет цвет свечения светодиода.
Типы диодов и область их применения.
Семейство полупроводниковых диодов очень большое. Внешне они очень похожи за исключением некоторых групп, которые отличаются конструктивно и по ряду параметров. Наиболее распространены следующие модификации полупроводниковых диодов:
- Выпрямительные диоды. Предназначены для выпрямления переменного тока.
- Стабилитроны. Обеспечивают стабилизацию выходного напряжения.
- Диоды Шоттки. Предназначены для работы в импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения. Например, в блоках питания персональных компьютеров.
- Импульсные диоды отличаются очень высоким быстродействием и малым временем восстановления. Они применяются в импульсных блоках питания и в другой импульсной технике. К этой группе можно отнести и туннельные диоды.
- СВЧ диоды имеют определённые конструктивные особенности и работают в устройствах на высоких и сверхвысоких частотах.
- Диоды Ганна. Они предназначены для генерирования частот до десятков гигагерц.
- Лавинно-пролётные диоды генерируют частоты до 180 ГГц.
- Фотодиоды имеют миниатюрную линзу и управляются световым излучением. В зависимости от типа могут работать как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом диапазоне спектра.
- Светодиоды. Излучают видимый свет практически любой длины волны. Спектр применения очень широк. Рассматриваются как альтернатива электрическим лампам накаливания и других осветительных приборов.
- Твёрдотельный лазер так же представляет собой полупроводниковый диод. Спектр применения очень широк. От приборов военного назначения до обычных лазерных указок, которые легко купить в магазине. Его можно обнаружить в лазерных считывателях CD/DVD-плееров, а также лазерных уровнях (нивелирах), используемых в строительстве. Чтобы не говорили сторонники лазерной техники, как ни крути, лазер опасен для зрения. Так что, будьте внимательны при обращении с ним.
Также стоит отметить, что у каждого типа диодов есть и подгруппы. Так, например, среди выпрямительных есть и ультрабыстрые диоды. Могут называться как Ultra-Fast Rectifier, HyperFast Rectifier и т.п. Пример – ультрабыстрый диод с малым падением напряжения STTH6003TV/CW (аналог VS-60CPH03).
Это узкоспециализированный диод, который применяется, например, в сварочных аппаратах инверторного типа. Диоды Шоттки являются быстродействующими, но не способны выдерживать больших обратных напряжений, поэтому вместо них применяются ультрабыстрые выпрямительные диоды, которые способны выдерживать большие обратные напряжения и огромные прямые токи.
При этом их быстродействие сравнимо с быстродействием диодов Шоттки.
Параметры полупроводниковых диодов
Параметров у полупроводниковых диодов достаточно много и они определяются функцией, которую те выполняют в конкретном устройстве. Например, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, очень важным параметром является рабочая частота, а также та граничная частота, на которой происходит срыв генерации. А вот для выпрямительных диодов этот параметр совершенно не важен.
В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, то есть скорость полного открытия и полного закрытия. В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются.
Но есть параметры, которые считаются важными для всех типов диодов, перечислим их:
- U пр. – допустимое напряжение на диоде при протекании через него тока в прямом направлении. Превышать это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.
- U обр. – допустимое напряжение на диоде в закрытом состоянии. Его ещё называют напряжением пробоя. В закрытом состоянии, когда через p-n переход не протекает ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода. В результате диод превратиться в обычный проводник (сгорит).Очень чувствительны к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые очень часто выходят из строя по этой причине. Обычные диоды, например, выпрямительные кремниевые более устойчивы к превышению обратного напряжения. При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.
- I пр. – прямой ток диода. Это очень важный параметр, который стоит учитывать при замене диодов аналогами или при конструировании самодельных устройств. Величина прямого тока для разных модификаций может достигать величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды устанавливают на радиатор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока. P-N переход в прямом включении также обладает небольшим сопротивлением. На небольших рабочих токах его действие не заметно, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается. Так, например, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно устанавливают на радиатор.
- I обр. – обратный ток диода. Обратный ток – это так называемый ток неосновных носителей. Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.
- U стаб. – напряжение стабилизации (для стабилитронов). Подробнее об этом параметре читайте в статье про стабилитрон.
Кроме того следует иметь в виду, что все эти параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”. Здесь указывается предельно допустимое значение данного параметра. Поэтому подбирая тип диода для вашей конструкции необходимо рассчитывать именно на максимально допустимые величины.
» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница
Также Вам будет интересно узнать:
Источник: https://go-radio.ru/diod.html
Какую функцию выполняет диод
В самом начале радиотехники первым активным элементом была электронная лампа. Но уже в двадцатые годы прошлого века появились первые приборы доступные для повторения радиолюбителями и ставшие очень популярными. Это детекторные приёмники. Более того они выпускались в промышленном масштабе, стоили недорого и обеспечивали приём двух-трёх отечественных радиостанций работавших в диапазонах средних и длинных волн.
Именно в детекторных приёмниках впервые стал использоваться простейший полупроводниковый прибор, называемый вначале детектором и лишь позже получивший современное название – диод.
Диод это прибор, состоящий всего из двух слоёв полупроводника. Это слой “p”- позитив и слой “n”- негатив. На границе двух слоёв полупроводника образуется “p-n” переход. Анодом является область “p”, а катодом зона “n”. Любой диод способен проводить ток только от анода к катоду. На принципиальных схемах он обозначается так.
Диодные схемы коммутации
Диоды могут выполнять операции коммутации и цифровой логики. Прямое и обратное смещение переключает диод между состояниями низкого и высокого сопротивления, соответственно. Таким образом, диод служит коммутатором.
Логика
Диоды могут выполнять цифровые логические функции: И и ИЛИ. Диодная логика использовалась в ранних цифровых компьютерах. Сегодня она находит только ограниченное применение. Иногда бывает удобно сформировать один логический элемент из нескольких диодов.
Диодный элемент И
Диодный элемент И показан на рисунке выше. Логические элементы имеют входы и выход (Y), который является функцией входов. На входах элемента может быть высокий логический уровень (логическая 1), скажем, 10 В, или низкий логический уровень, 0 В (логический 0). На рисунке логические уровни генерируются кнопками. Если кнопка отжата, входной сигнал – высокий (1). Если кнопка нажата, она соединяет катод диода с землей, что соответствует низкому уровню (0).
Выход зависит от комбинации входов A и B. Входы и выход обычно записываются в «таблице истинности» (рисунок (c)) для описания логики элемента. На рисунке (a) на всех входах высокий логический уровень (1). Это записано в последней строке таблицы истинности (c). На выходе, Y, высокий логический уровень (1) из-за напряжения V+ на верхнем выводе резистора. На него не влияют разомкнутые ключи.
На рисунке (b) ключ A подтягивает катод подключенного диода к низкому уровню, подтягивая к низкому уровню (0,7 В) и выход Y. Это записано в третьей строке таблицы истинности. Вторая строка таблицы истинности описывает выход с ключами в состояниях, противоположных тем, что изображены на рисунке (b). Ключ B подтягивает диод и выход к низкому уровню. Первая строка таблицы истинности записывает Выход=0 для низкого логического уровня (0) на обоих входах.
Данная таблица истинности описывает логическую функцию И. Итог: высокий логический уровень на обоих входах (и A, и B) дает высокий логический уровень (1) на выходе.
На рисунке ниже показан собранный на паре диодов логический элемент ИЛИ с двумя входами. Если на обоих входах логический уровень низкий (рисунок (a)), что имитируется «нижним» (разомкнутым) положением обоих переключателей, то выход Y подтягивается резистором к низкому уровню.
Этот логический ноль записан в первой строке таблицы истинности (c).
Если на первом из входов логический уровень высокий, как показано на рисунке (b), либо высокий логический уровень на другом входе, либо сразу на обоих входах, диод(ы) проводит ток, подтягивая и выход Y к высокому логическому уровню.
Логический элемент ИЛИ: (a) Первая строка таблицы истинности. (b) Третья строка таблицы истинности. (d) Логический элемент ИЛИ с источником питания, работающим от сети, и резервным аккумулятором на входах.
По схеме логического элемента ИЛИ резервная аккумуляторная батарея может быть соединена с источником постоянного напряжения, работающим от сети, для питания нагрузки даже при пропадании напряжения в сети.
При наличии напряжения в сети переменного тока нагрузку питает источник напряжения, работающий от сети; предполагается, что его выходное напряжение больше напряжения аккумулятора. В случае пропадания напряжения в сети напряжение на источника питания, работающего от сети, падает до 0 В; и нагрузку питает аккумулятор.
Диоды должны быть соединены последовательно с источниками питания, чтобы предотвратить протекание тока от источника питания, работающего от сети, через аккумулятор, что может повлечь перезаряд аккумулятора при наличии напряжения в сети. Сохраняет ли ваш компьютер настройки BIOS после отключения питания? Сохраняются ли настройки и время на часах, работающих от сети, при отключении питания?
Аналоговый коммутатор
Диоды могут коммутировать аналоговые сигналы. Обратно смещенный диод, очевидно, является разрывом в цепи. Диод с прямым смещением является проводником с низким сопротивлением. Единственная проблема заключается в отделении сигнала переменного напряжения, который коммутируется, от управляющего сигнала постоянного напряжения.
На схеме на рисунке ниже показан параллельный резонансный контур: индуктивность контура включена параллельно с одним (или более) конденсатором контура. Этот параллельный LC контур может быть фильтром преселектора в радиоприемнике. Он может определять частоту автогенератора (не показан).
Цифровые линии управления могут управляться через интерфейс микропроцессора.
Диодный коммутатор: сигнал цифрового управления (логический ноль) выбирает конденсатор резонансного контура с помощью прямого смещения коммутирующего диода
Большой конденсатор, блокирующий постоянный ток, соединяет индуктивность резонансного контура с землей по переменному току, блокируя постоянный. Он должен иметь низкое реактивное сопротивление по сравнению с реактивными сопротивлениями параллельного LC контура.
Он предотвращает замыкания постоянного напряжения на аноде с землей через индуктивность контура. Коммутируемый конденсатор резонансного контура выбирается путем подтягивания соответствующего входа цифрового управления к логическому низкому уровню. Это смещает коммутирующий диод в прямом направлении.
Постоянный ток протекает от точки +5В через радиочастотный дроссель (RFC), коммутирующий диод и на землю через цифровое управление. Назначение радиочастотного дросселя (RFC) в цепи +5В состоит в том, чтобы предотвратить протекание переменного тока через источник +5В. Дроссель в цепи цифрового управления должен препятствовать протеканию переменного тока через внешнюю линию управления.
Развязывающий конденсатор замыкает маленький переменный ток, протекающий через радиочастотный дроссель, на землю, обходя внешнюю линию цифрового управления.
При высоком логическом уровне (≥+5В) на всех трех линиях цифрового управления не выбран ни один коммутируемый конденсатор резонансного контура из-за обратного смещения на диодах. Подтягивание одной или более линий к низкому логическому уровню выбирает один или более коммутируемых конденсаторов резонансного контура, соответственно. Поскольку последующие конденсаторы подключаются параллельно с индуктивностью контура, резонансная частота уменьшается
Емкость диода, смещенного в обратном направлении, может оказывать влияние в схемах, работающих на очень высоких частотах и ультравысоких частотах. В этом случае для коммутации могут использоваться PIN диоды, имеющие меньшую паразитную емкость.
Оригинал статьи:
Теги
ДиодКоммутаторКоммутацияОбучениеЭлектроника
На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus.com.
В случае комментирования в качестве гостя (без регистрации на disqus.com) для публикации комментария требуется время на премодерацию.
Источник: https://radioprog.ru/post/182
Arduino Урок 2 – Подключаем кнопку и светодиод
В предыдущем уроке мы узнали как подключать Arduino и выполнять простешую программу. В этом уроке мы научимся управлять нашим микроконтроллером с помощью обычной кнопки. Для этого нам потребуется обычная кнопка и светодиод.
Подключение кнопки
Сперва подключим кнопку к Arduino через любой доступный порт (pin). Можно использовать как аналоговый, так и цифровой порт. Для этого подадим на вход нашей кнопки 5 вольт, а выход соединим с портом Arduino, пусть это будет порт #2.
Так же, следует понимать, когда кнопка не нажата, связь между портами “5V” и “2” будет разомкнута. Из-за этого Arduino не сможет корректнто считывать информацию из порта “2”, так как этот pin будет висеть в воздухе. Решается эта проблема очень просто. Для этого нужно дополнительно подключить выход из кнопки на землю через подтягивающий резистор как это показано на следующей схеме.
Таким образом, при нажатии на кнопку на порт “2” будет поступать 5 вольт напряжения, а когда не нажата порт будет соединён с землёй.
Добавляем светодиод
Давайте подключим светодиод который будет загораться при нажатии на нашу кнопку. Сделать это очень просто. Достаточно подключить анод светодиода (длинная ножка) в порт “13”. Далее в программе мы будем включать светодиод просто подавая 5 вольт на этот порт. Катод светодиода (короткая ножка) подключаем на землю через разъём “GND”. Но не забываем про резистор, так как 5 вольт для одного светодиода слишком много и светодиод может перегореть.
Что бы правильно подобрать резистор с нужным нам сопротивлением можно воспользоваться специальной таблицей:
| Цветовая характеристика светодиода | Напряжение |
| Инфракрасный | до 1.9 В |
| Красный | от 1.6 до 2.03 В |
| Оранжевый | от 2.03 до 2.1 В |
| Желтый | от 2.1 до 2.2 В |
| Зелёный | от 2.2 до 3.5 В |
| Синий | от 2.5 до 3.7 В |
| Фиолетовый | от 2.8 до 4 В |
| Ультрафиолетовый | от 3.1 до 4.4 В |
| Белый | от 3 до 3.7 В |
Рассчитать необходимое сопротивление резистора можно по следующей формуле:
R=(Uист-Uд)/Iд, где Uист – напряжение источника питания, Uд – напряжение диода, Iд – ток диода (обычный светодиод потребляет около 20 миллиампер).
Пример рассчёта для красного светодиода:
R = (5V – 2.03V) / 20mA = 0,1485. Можем округлить до 150 Ом. С таким резистором крассный светодиод будет работать с максимальной яркостью. Меняя сопротивление резистора мы можем сделать свечение нашего светодиода более или менее ярким.
Пишем программу
Наша схема готова, осталось написать программу. Запускаем Arduino IDE и вставляем следующий код:
const int buttonPin = 2; // номер порта нашей кнопкиconst int ledPin = 13; // номер порта светодиодаvoid setup() { // устанавливаем порт светодиода на выход pinMode(ledPin, OUTPUT); // устанавливаем порт кнопки на вход pinMode(buttonPin, INPUT);}void loop() { // читаем состояние порта кнопки и записываем в переменную int buttonState = digitalRead(buttonPin); // делаем простую проверку нашей переменной, если на входе в порт кнопки присутствует напряжение — включаем светодиод, иначе — выключаем if (buttonState == HIGH) { // подаем 5 вольт на порт наешго светодиода digitalWrite(ledPin, HIGH); } else { // выключаем светодиод digitalWrite(ledPin, LOW); }
}
Подключаем нашу Arduino и перепрошиваем её через меню «Скетч → » или нажав на комбинацию Control+U. Дожидаемся сообщения « завершена».
Проверка работы устройства
Если Вы сделали всё правильно то при нажатии на кнопку можно увидеть как зажигается светодиод. Если же кнопку отпустить светодиод выключится.
Источник: https://heliosun.com.ua/arduino-urok-2-podklyuchaem-knopku-i-svetodiod/
Диодный мост
Словосочетание “диодный мост” образуется от слова “диод“. Значит, диодный мост – это радиодеталь, которая состоит из диодов. Здесь очень важно то, как соединены эти диоды, иначе диодный мост превратится просто в кучку из диодов.
Диод на электрических схемах обозначается вот так.
Самый простой диодный мост состоит из 4 диодов, которые соединяются вот так.
Эта рисунок также является самой распространенным обозначением диодного моста на электрических схемах.
Упрощенный вариант выглядит вот так.
Можно увидеть на схемах даже что-то типа этого.
Для правильной эксплуатации диодного моста, мы должны его правильно подсоединить. Правильное подключение диодного моста выглядит таким образом.
Как вы видите, на вход диодного моста мы подаем переменное напряжение, а на выходе диодного моста снимаем постоянное напряжение. Отсюда можно сделать вывод:
Диод в цепи переменного напряжения
Итак, в статье про диод мы рассматривал, что будет на выходе диода, если подать на него переменный ток. Для этого мы даже собирали вот такую схему, где G – это синусоидальный генератор. С клемм X1 и X2 уже снимали сигнал.
Мы на диод подавали переменное напряжение.
А на выходе после диода получали уже вот такой сигнал.
То есть у нас получилось вот так.
Да, мы получили постоянный ток из переменного, но стоило ли это того? В этом случае у нас получился постоянный пульсирующий ток, где половина мощности сигнала была вообще вырезана.
Как работает диодный мост в теории
Как вы знаете, переменный ток меняет свое направление несколько раз в секунду. Поэтому, его можно разбить на положительные полуволны и отрицательные полуволны. Положительные полуволны я пометил красным, а отрицательные – синим.
Для того, чтобы диодный мост работал, ему нужна какая-либо нагрузка. Пусть это будет резистор. Следовательно, когда на диодный мост приходит положительная полуволна, протекание тока через него будет выглядеть вот так.
Как вы видите, при положительной полуволне не задействованы диоды, которые я показал штриховой линией.
После положительной полуволны приходит отрицательная полуволна, и в этом случае протекание тока в диодном мосте выглядит так.
В этом случае, диоды, которые работали при положительной полуволне, при отрицательной полуволне они отдыхают). Эстафету принимает на себя другая пара диодов. Можно даже сказать, что в диодном мосте они работают попарно. Одна пара диодов работает на положительную полуволну, а другая пара – на отрицательную.
Обратите внимание на нагрузку. На нее всегда приходит одна и та же полярность тока при любом стечении обстоятельств.
Работа диодного моста на практике
Давайте и мы посмотрим, что получается на выходе диодного моста, если подать на него переменное напряжение. Для этого возьмем 4 простых кремниевых диода и соединим их в диодный мост. Важно, чтобы диоды были одной марки.
На вход диодного моста будем подавать переменное напряжение, и посмотрим, что у нас получается на выходе.
Итак, на вход я подаю вот такой сигнал.
На выходе получаю постоянное пульсирующее напряжение.
Здесь мы видим, что отрицательная полуволна в диодном мосте не срезается, а превращается в положительную. Мощность сигнала при этом не теряется, так как отрицательная полуволна просто инвертируется в положительную полуволну. Ну разве не чудо?
Наблюдательный читатель также может заметить, что амплитуда сигнала чуть-чуть просела. Если мы на вход подавали синусоидальный сигнал с амплитудой в 6 Вольт, то на выходе диодного моста имеем чуть меньше 6 Вольт, а точнее где-то 4,8 Вольта. Почему так произошло? Дело все в том, что на кремниевом диоде падает напряжение 0,6-0,7 Вольт. Так как переменное напряжение проходит через 2 диода при каждой полуволне, то на каждом диоде падает по 0,6 Вольт. 2×0,6=1,2 Вольта. 6-1,2=4,8 Вольта.
Теперь можно с гордостью нарисовать рисунок.
Виды диодных мостов
Примерно так выглядит импортный и советский диодные мосты.
Например, на советском показаны контакты, на которые надо подавать переменное напряжение значком ” ~ “, а контакты, с которых сниамем постоянное пульсирующее напряжение значком “+” и “-“.
Существует множество видов диодных мостов в разных корпусах.
Есть даже диодный мост для трехфазного напряжения.
Как вы могли заметить, такой трехфазный выпрямитель имеет пять выводов. Три вывода на фазы, а два другие – на постоянное напряжение.
Он собирается по так называемой схеме Ларионова и состоит из 6 диодов.
В основном трехфазные мосты используются в силовой электронике.
Характеристики диодного моста
Как мы уже с вами разобрали, в электронике встречаются диодные мосты в разных корпусах и имеют разные габариты.
Почему так? Дело в том, что каждый диодный мост обладает какими-то своими характеристиками, о которых мы и поговорим в этой главе.
Чтобы далеко не ходить, давайте рассмотрим диодный мост GBU6K и рассмотрим на его примере, как читать характеристики.
Для того, чтобы понять, что это за фрукт и с чем его едят, надо скачать на него техническое описание (даташит). Вот ссылка на этот диодный мост. Ниже рассмотрим основные характеристики диодного моста, которых будет достаточно для рядового электронщика.
Распиновка и корпус
Итак, на главной странице мы видим распиновку выводов. Распиновка – это какие выводы за что отвечают и как правильно их соединять с внешней цепью.
Как вы видите, на средний выводы подаем переменное напряжение, а с крайних выводов снимаем постоянное напряжение. Также на рисунке показано, как соединяются диоды в этом диодном мосте. Нам эта информация еще очень пригодится.
Чуть ниже мы видим вот такую табличку, которая показывает нам самые главные первичные характеристики.
Package – тип корпуса. Корпуса GBU выглядят вот так.
Максимальный ток
Итак, с этим разобрались. Далее следующий параметр. IF(AV) – максимальный ток, который может “протащить” через себя этот диодный мост. В даташите есть таблички и графики, какие условия должны соблюдаться, чтобы мост смог протащить через себя этот ток без вреда для своего здоровья.
Поэтому, диодные мосты в больших металлических корпусах способны “протащить” через себя очень большую силу тока. Если же маленький диодный мост вставить в какой-нибудь мощный блок питания, то скорее всего он просто-напросто сгорит.
В промышленности в силовой электронике стараются использовать диодные моста большой мощности, например, вот такой диодный мост может “протащить” через себя силу тока в 50 Ампер.
Максимальное пиковое обратное напряжение
Грубо говоря, это обратное напряжение диода. Если его превысить, то произойдет пробой и диоду, а следовательно и диодному мосту, придет “кирдык”. Этому параметру также следует уделять внимание, когда вы будете выпрямлять сетевое напряжение.
Если вы будете подавать на диодный мост 220 Вольт, то его пиковое значение будет составлять 310 Вольт (220 × √2). Так как у меня диодный мост GBU6K, то надо смотреть табличку ниже. Как вы видите, пиковое обратное напряжение диодов составляет 800 Вольт.
Значит, такой диодный мост вполне подойдет для выпрямления сетевого напряжения.
Как проверить диодный мост
1-ый способ.
Как вы теперь знаете, однофазный диодный мост состоит из 4 диодов. Для того, чтобы узнать их расположение, мы должны скачать даташит на данный диод и посмотреть, как расположены диоды в данном диодном мосте. Например, для моего моста GBU6K диоды расположены вот так.
То есть все, что мне надо сделать – это просто прозвонить каждый диод с помощью мультиметра. Как это сделать, я писал еще в этой статье.
Второй способ.
Он же 100%. Но для этого потребуется осциллограф, ЛАТР или понижающий трансформатор, а также резистор, желательно 5-10 КОм. После того, как мы нашли его расположение выводов, на “+” и “-” припаиваем резистор 5-10 КОм. С этих же выводов снимаем осциллограмму.
То есть все должно выглядеть вот так.
Смотрим осциллограмму
Значит, диодный мост исправен.
Диодный мост генератора
Диодный мост генератора в автомобилях выпрямляет переменное напряжение, которое поступает от обмоток статора генератора. То есть грубо говоря, без диодного моста получается трехфазный мини-генератор.
Диодный мост генератора ВАЗ 2110
В этой статье будем рассматривать диодный мост от генератора ВАЗ 2110.
Он сделан по схеме Ларионова с некоторым дополнением в виде 3 дополнительных диодов.
Как проверить диодный мост генератора
Для проверки диодного моста генератора есть два способа.
Проверка с помощью лампы накаливания
Этот способ считается самым простым, и все его могут применить, так как под рукой всегда найдется аккумулятор и лампа на 12 В. Иначе откуда у вас автомобильный генератор?)
Предварительно лучше запаять или прикрепить к лампе два провода, чтобы было проще производить проверку. Итак, собираем наш прибор для проверки диодного моста генератора из лампы и аккумулятора вот по такой схеме.
Далее, все что нам надо сделать – это просто проверить каждый диод. Итак, вспоминаем, что диод в одном направлении проводит электрический ток, а в другом нет. Получается, нам надо в каждый диод “тыкнуться” два раза, чтобы узнать исправен ли он. Так мы и сделаем.
Вместо аккумулятора у меня будет лабораторный блок питания на 12 Вольт, что в принципе не играет никакой роли. Мой “прибор” для проверки диодов выглядит вот так.
Красные крокодил – это плюс от аккумулятора, в моем случае – от блока питания, а черный – это минус.
Поехали! У нас имеется 9 диодов. Начнем, пожалуй, с больших диодов-таблеток, которые вмонтированы в металлические пластины. Цепляюсь одним выводом-крокодилом к пластине, на которой вмонтирован один конец диода
а другим выводом, который идет от лампы накаливания касаюсь другого вывода диода и вуаля! Лампа зажглась!
Теперь надо обязательно поменять выводы наших проводов с самопального прибора местами и снова повторить это действие.
Как вы видите, наша лампа не горит, и это замечательно! Потому что мы сейчас только что убедились в том, что наш диод абсолютно здоров и готов выполнять свою задачу на 100%.
Таким же образом проверяем все диоды таблетки.
Маленькие черные диоды проверяются точь-в-точь таким же способом.
Меняем выводы и убеждаемся, что диод рабочий.
Правила:
1) Если лампочка не горит ни так ни сяк, значит диод неисправен.
2) Если лампочка горит и так и сяк, значит диод тоже неисправен.
3) Если лампочка горит, а при смене щупов не горит, значит диод исправен.
Проверка с помощью мультиметра
Не у всех есть такой замечательный прибор, как мультиметр, но он должен быть у каждого уважающего себя электрика и электронщика.
В каждом хорошем мультиметре есть функция прозвонки диодов. Как я уже говорил, наш автомобильный диодный мост будет исправен, если все его диоды будут исправны.
Берем в руки мультиметр и ставим его в режим прозвонки диодов.
И начинаем проверять все диоды друг за другом на исправность. В одном направлении диод должен показать значение от 0,4 и до 0,7 Вольт. В нашем случае 0,552 Вольта, что вполне приемлемо.
Далее меняем щупы местами и видим, что мультиметр показывает нам OL, что говорит нам о том, что превышен предел измерения. Значит, диод жив и здоров).
Таким же образом проверяем все оставшиеся диоды.
Источник: https://www.ruselectronic.com/diodnyj-most/
Диод PCH: что это такое и какая у него должна быть температура
Программы мониторинга аппаратной среды компьютера, такие, как AIDA64 и HWiNFO, показывают много интересного, но, к сожалению, не всегда понятного. И больше всего вопросов вызывает показатель «Диод PCH».
Диоды, как мы знаем из школьного курса физики, это такие радиоэлементы с односторонней проводимостью, которые используют в схемотехнике электронных устройств.
Разновидностей диодов целая куча: светоизлучающие, лазерные, микроволновые, инфракрасные, германиевые, кремниевые, тиристоры, стабисторы, варикапы Но ни в одном справочнике радиодеталей вы не найдете диода PCH.
Тем не менее, он есть в вашем компьютере и выполняет очень важную функцию. Итак, разберемся, что такое диод PCH, зачем следить за его температурой и о чем говорит ее повышение.
Неусыпный «часовой» и его подопечный
Не буду томить: диод, точнее, термодиод PCH – это обобщенное название датчика температуры чипсета (системной логики) материнской платы компьютера в программах мониторинга.
Его значение отражает уровень нагрева этого узла в реальном времени.
Обобщенным же понятие «диод PCH» является потому, что функции температурных датчиков могут выполнять другие элементы, например, термотранзисторы, а PCH – не всегда PCH в его исконном значении: так обозначают лишь один из существующих видов чипсета, а вовсе не все.
PCH (Platform Controller Hub) – это элемент системной логики производства Intel, который управляет работой основной массы структур материнской платы. В его «епархию» входят контроллеры шин USB, SMBus, PCI-Express, LPC, SATA, периферийных устройств, RAID, часы реального времени и т. д. Словом, он управляет всем за исключением графики и памяти, которыми на современных платформах заведует центральный процессор.
Аналог PCH марки AMD называется FCH (Fusion Controller Hub), а марки nVidia – MCP (Media and Communications Processor).
На старых материнках (выпущенных до 2008 г. для процессоров Intel и до 2011 г. для AMD) системная логика разделена на 2 части – северный (MCH по классификации Intel) и южный (ICH) мосты. Первый отвечает за память и графику, второй – за периферию и остальное. После «упразднения» северных мостов южные стали называть просто хабами платформы или PCH (FCH, MCP).
На материнских платах с двухчиповой логикой диод PCH показывает температуру южного моста.
На платах ноутбуков на базе Intel Core 4-го поколения и новее чипсет и вовсе отсутствует как отдельный элемент – теперь его размещают на одной подложке с процессором.
Температура PCH: какой она должна быть
Максимально допустимая температура на кристалле процессора обычно указывается в его спецификации на сайте производителя. Параметр называется TJUNCTION или T J max.
Однако в спецификациях ICH/PHC, а тем более чипсетов AMD и NVidia ничего подобного не найти. Точную информацию о температурных режимах этих узлов можно узнать лишь из их datasheet (описательных документов электронных устройств), которые не всегда есть в открытом доступе и довольно сложны для восприятия.
Источник: https://f1comp.ru/zhelezo/diod-pch-chto-eto-takoe-i-kakaya-u-nego-dolzhna-byt-temperatura-pochemu-pch-peregrevaetsya-i-opasno-li-eto/
Полупроводниковый диод: применение, принцип работы, типы
Для контроля направления электрического тока необходимо применять разные радио и электро детали. В частности, современная электроника использует с такой целью полупроводниковый диод, его применение обеспечивает ровный ток.
Устройство
Полупроводниковый электрический диод или диодный вентиль – это устройство, которое выполнено из полупроводниковых материалов (как правило, из кремния) и работает только с односторонним потоком заряженных частиц. Основным компонентом является кристаллическая часть, с p-n переходом, которая подключена к двум электрическими контактами. Трубки вакуумного диода имеют два электрода: пластину (анод) и нагретый катод.
Фото — полупроводниковый диод
Для создания полупроводниковых диодов используются германий и селен, как и более 100 лет назад. Их структура позволяет использовать детали для улучшения электронных схем, преобразования переменного и постоянного тока в однонаправленный пульсирующий и для совершенствования разных устройств. На схеме он выглядит так:
Фото — обозначение диода
Существуют разные виды полупроводниковых диодов, их классификация зависит от материала, принципа работы и области использования: стабилитроны, импульсные, сплавные, точечные, варикапы, лазер и прочие типы. Довольно часто используются аналоги мостов – это плоскостной и поликристаллический выпрямители. Их сообщение также производится при помощи двух контактов.
Основные преимущества полупроводникового диода:
- Полная взаимозаменяемость;
- Отличные пропускные параметры;
- Доступность. Их можно купить в любом магазине электро-товаров или снять бесплатно со старых схем. Цена начинается от 50 рублей. В наших магазинах представлены как отечественные марки (КД102, КД103, и т. д.), так и зарубежные.
Маркировка
Маркировка полупроводникового диода представляет собой аббревиатуру от основных параметров устройства. Например, КД196В – кремниевый диод с напряжением пробоя до 0,3 В, напряжением 9,6, модель третьей разработки.
Исходя из этого:
- Первая буква определяет материал, из которого изготовлен прибор;
- Наименование устройства;
- Цифра, определяющая назначение;
- Напряжение прибора;
- Число, которое определяет прочие параметры (зависит от типа детали).
применение диодов
Принцип работы
Полупроводниковые или выпрямительные диоды имеют довольно простой принцип работы. Как мы уже говорили, диод изготовлен из кремния таким образом, что один его конец p-типа, а другой конец типа n. Это означает, что оба контакта имеют различные характеристики.
На одном наблюдается избыток электронов, в то время как другой имеет избыток отверстий. Естественно, в устройстве есть участок, в котором все электроны заполняют определенные пробелы. Это означает, что внешние заряды отсутствуют.
В связи с тем, что эта область обедняется носителями заряда и известна как объединяющий участок.
Фото — принцип работы
Несмотря на то, что объединяющий участок очень мал, (часто его размер составляет несколько тысячных долей миллиметра), ток не может протекать в нем в обычном режиме.
Если напряжение подается так, что площадь типа p становится положительной, а тип n, соответственно, отрицательной, отверстия переходят к отрицательному полюсу и помогают электронам перейти через объединяющий участок. Точно так же электроны движутся к положительному контакту и как бы обходят объединительный.
Несмотря на то, что все частицы движутся с разным зарядом в разном направлении, в итоге они образуют однонаправленный ток, что помогает выпрямить сигнал и предупредить скачки напряжения на контактах диода.
Если напряжение прикладывается к полупроводниковому диоду в противоположном направлении, ток не будет проходить по нему. Причина заключается в том, что отверстия привлекаются отрицательным потенциалом, который находится в области р-типа. Аналогично электроны притягиваются к положительному потенциалу, который применяется к области n-типа. Это заставляет объединяющий участок увеличиваться в размере, из-за чего поток направленных частиц становится невозможным.
Фото — характеристики полупроводников
ВАХ-характеристики
Вольт амперная характеристика полупроводникового диода зависит от материала, из которого он изготовлен и некоторых параметров. Например, идеальный полупроводниковый выпрямитель или диод имеет следующие параметры:
- Сопротивление при прямом подключении – 0 Ом;
- Тепловой потенциал – VG = +-0,1 В.;
- На прямом участке RD > rD, т. е. прямое сопротивление больше, чем дифференциальное.
Если все параметры соответствуют, то получается такой график:
Фото — ВАХ идеального диода
Такой диод использует цифровая электротехника, лазерная индустрия, также его применяют при разработке медицинского оборудования. Он необходим при высоких требованиях к логическим функциям. Примеры – лазерный диод, фотодиод.
На практике, эти параметры очень отличаются от реальных. Многие приборы просто не способны работать с такой высокой точностью, либо такие требования не нужны. Эквивалентная схема характеристики реального полупроводника демонстрирует, что у него есть серьезные недостатки:
Фото — ВАХ в реальном полупроводниковом диоде
Данная ВАХ полупроводникового диода говорит о том, что во время прямого включения, контакты должны достигнуть максимального напряжения. Тогда полупроводник откроется для пропуска электронных заряженных частиц.
Эти свойства также демонстрируют, что ток будет протекать нормально и без перебоев. Но до момента достижения соответствия всех параметров, диод не проводит ток. При этом у кремниевого выпрямителя вольтаж варьируется в пределах 0,7, а у германиевого – 0,3 Вольт.
Работа прибора очень зависит от уровня максимального прямого тока, который может пройти через диод. На схеме он определяется ID_MAX.
Прибора так устроен, что во время включения прямым путем, он может выдержать только электрический ток ограниченной силы. В противном случае, выпрямитель перегреется и перегорит, как самый обычный светодиод.
Для контроля температуры используются разные виды устройств. Естественно, некоторые из них влияют на проводимость, но зато продлевают работоспособность диода.
Еще одним недостатком является то, что при пропуске переменного тока, диод не является идеальным изолирующим устройством. Он работает только в одном направлении, но всегда нужно учитывать ток утечки. Его формула зависит от остальных параметров используемого диода. Чаще всего схемы его обозначают, как IOP. Исследование независимых экспертов установило, что германиевые пропускают до 200 µА, а кремниевые до 30 µА. При этом многие импортные модели ограничиваются утечкой в 0.5 µА.
Фото — отечественные диоды
Все разновидности диодов поддаются напряжению пробой. Это свойство сети, которое характеризуется ограниченным напряжением. Любой стабилизирующий прибор должен его выдерживать (стабилитрон, транзистор, тиристор, диодный мост и конденсатор).
Когда внешняя разница потенциалов контактов выпрямительного полупроводникового диода значительно выше ограниченного напряжения, то диод становится проводником, в одну секунду снижая сопротивление до минимума.
Назначение устройства не позволяет ему делать такие резкие скачки, иначе это исказить ВАХ.
Источник: https://www.asutpp.ru/poluprovodnikovyj-diod.html
Устройство и работа выпрямительного диода. Диодный мост
Здравствуйте уважаемые читатели сайта sesaga.ru. Продолжаем знакомиться с полупроводниковыми диодами. В предыдущей части статьи мы с Вами разобрались с принципом работы диода, рассмотрели его вольт-амперную характеристику и выяснили, что такое пробой p-n перехода.
В этой части мы рассмотрим устройство и работу выпрямительных диодов.
Выпрямительный диод – это полупроводниковый диод, предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Однако, это далеко не полная область применения выпрямительных диодов: они широко используются в цепях управления и коммутации, в схемах умножения напряжения, во всех сильноточных цепях, где не предъявляется жестких требований к временным и частотным параметрам электрического сигнала.
Общие характеристики выпрямительных диодов
В зависимости от значения максимально допустимого прямого тока выпрямительные диоды разделяются на диоды малой, средней и большой мощности:
малой мощности рассчитаны для выпрямления прямого тока до 300mA;
средней мощности – от 300mA до 10А;
большой мощности — более 10А.
По типу применяемого материала они делятся на германиевые и кремниевые, но, на сегодняшний день наибольшее применение получили кремниевые выпрямительные диоды ввиду своих физических свойств.
Кремниевые диоды, по сравнению с германиевыми, имеют во много раз меньшие обратные токи при одинаковом напряжении, что позволяет получать диоды с очень высокой величиной допустимого обратного напряжения, которое может достигать 1000 – 1500В, тогда как у германиевых диодов оно находится в пределах 100 – 400В.
Работоспособность кремниевых диодов сохраняется при температурах от -60 до +(125 — 150)º С, а германиевых – лишь от -60 до +(70 – 85)º С. Это связано с тем, что при температурах выше 85º С образование электронно-дырочных пар становится столь значительным, что происходит резкое увеличение обратного тока и эффективность работы выпрямителя падает.
Технология изготовления и конструкция выпрямительных диодов
Конструкция выпрямительных диодов представляет собой одну пластину кристалла полупроводника, в объеме которой созданы две области разной проводимости, поэтому такие диоды называют плоскостными.
Технология изготовления таких диодов заключается в следующем:
на поверхность кристалла полупроводника с электропроводностью n-типа расплавляют алюминий, индий или бор, а на поверхность кристалла с электропроводностью p-типа расплавляют фосфор.
Под действием высокой температуры эти вещества крепко сплавляются с кристаллом полупроводника.
При этом атомы этих веществ проникают (диффундируют) в толщу кристалла, образуя в нем область с преобладанием электронной или дырочной электропроводностью.
Таким образом получается полупроводниковый прибор с двумя областями различного типа электропроводности — а между ними p-n переход. Большинство распространенных плоскостных кремниевых и германиевых диодов изготавливают именно таким способом.
Для защиты от внешних воздействий и обеспечения надежного теплоотвода кристалл с p-n переходом монтируют в корпусе.
Диоды малой мощности изготавливают в пластмассовом корпусе с гибкими внешними выводами, диоды средней мощности – в металлостеклянном корпусе с жесткими внешними выводами, а диоды большой мощности – в металлостеклянном или металлокерамическом корпусе, т.е.
со стеклянным или керамическим изолятором. Пример выпрямительных диодов германиевого (малой мощности) и кремниевого (средней мощности) показан на рисунке ниже.
Кристаллы кремния или германия (3) с p-n переходом (4) припаиваются к кристаллодержателю (2), являющемуся одновременно основанием корпуса. К кристаллодержателю приваривается корпус (7) со стеклянным изолятором (6), через который проходит вывод одного из электродов (5).
Маломощные диоды, обладающие относительно малыми габаритами и весом, имеют гибкие выводы (1) с помощью которых они монтируются в схемах.
У диодов средней мощности и мощных, рассчитанных на значительные токи, выводы (1) значительно мощнее. Нижняя часть таких диодов представляет собой массивное теплоотводящее основание с винтом и плоской внешней поверхностью, предназначенное для обеспечения надежного теплового контакта с внешним теплоотводом (радиатором).
Электрические параметры выпрямительных диодов
У каждого типа диодов есть свои рабочие и предельно допустимые параметры, согласно которым их выбирают для работы в той или иной схеме:
Iобр – постоянный обратный ток, мкА;
Uпр – постоянное прямое напряжение, В;
Iпр max – максимально допустимый прямой ток, А;
Uобр max – максимально допустимое обратное напряжение, В;
Р max – максимально допустимая мощность, рассеиваемая на диоде;
Рабочая частота, кГц;
Рабочая температура, С.
Здесь приведены далеко не все параметры диодов, но, как правило, если надо найти замену, то этих параметров хватает.
Схема простого выпрямителя переменного тока на одном диоде
Разберем схему работы простейшего выпрямителя, которая изображена на рисунке:
На вход выпрямителя подадим сетевое переменное напряжение, в котором положительные полупериоды выделены красным цветом, а отрицательные – синим. К выходу выпрямителя подключим нагрузку (Rн), а функцию выпрямляющего элемента будет выполнять диод (VD).
При положительных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод открывается. В эти моменты времени через диод, а значит, и через нагрузку (Rн), питающуюся от выпрямителя, течет прямой ток диода Iпр (на правом графике волна полупериода показана красным цветом).
При отрицательных полупериодах напряжения, поступающих на анод диода диод закрывается, и во всей цепи будет протекать незначительный обратный ток диода (Iобр). Здесь, диод как бы отсекает отрицательную полуволну переменного тока (на правом графике такая полуволна показана синей пунктирной линией).
В итоге получается, что через нагрузку (Rн), подключенную к сети через диод (VD), течет уже не переменный, поскольку этот ток протекает только в положительные полупериоды, а пульсирующий ток – ток одного направления. Это и есть выпрямление переменного тока.
Но таким напряжением можно питать лишь маломощную нагрузку, питающуюся от сети переменного тока и не предъявляющую к питанию особых требований, например, лампу накаливания.
Напряжение через лампу будет проходить только во время положительных полуволн (импульсов), поэтому лампа будет слабо мерцать с частотой 50 Гц. Однако, за счет тепловой инертности нить не будет успевать остывать в промежутках между импульсами, и поэтому мерцание будет слабо заметным.
Если же запитать таким напряжением приемник или усилитель мощности, то в громкоговорителе или колонках мы будем слышать гул низкого тона с частотой 50 Гц, называемый фоном переменного тока. Это будет происходить потому, что пульсирующий ток, проходя через нагрузку, создает в ней пульсирующее напряжение, которое и является источником фона.
Этот недостаток можно частично устранить, если параллельно нагрузке подключить фильтрующий электролитический конденсатор (Cф) большой емкости.
Заряжаясь импульсами тока во время положительных полупериодов, конденсатор (Cф) во время отрицательных полупериодов разряжается через нагрузку (Rн).
Если конденсатор будет достаточно большой емкости, то за время между импульсами тока он не будет успевать полностью разряжаться, а значит, на нагрузке (Rн) будет непрерывно поддерживаться ток как во время положительных, так и во время отрицательных полупериодов.
Ток, поддерживаемый за счет зарядки конденсатора, показан на правом графике сплошной волнистой красной линией.
Но и таким, несколько сглаженным током тоже нельзя питать приемник или усилитель потому, что они будут «фонить», так как уровень пульсаций (Uпульс) пока еще очень ощутим.
В выпрямителе, с работой которого мы познакомились, полезно используется энергия только половины волн переменного тока, поэтому на нем теряется больше половины входного напряжения и потому такое выпрямление переменного тока называют однополупериодным, а выпрямители – однополупериодными выпрямителями. Эти недостатки устранены в выпрямителях с использованием диодного моста.
Диодный мост
Диодный мост – это небольшая схема, составленная из 4-х диодов и предназначенная для преобразования переменного тока в постоянный. В отличие от однополупериодного выпрямителя, состоящего из одного диода и пропускающего ток только во время положительного полупериода, мостовая схема позволяет пропускать ток в течение каждого полупериода. Диодные мосты изготавливают в виде небольших сборок заключенных в пластмассовый корпус.
Из корпуса сборки выходят четыре вывода напротив которых расположены знаки «+», «—» или «~», указывающие, где у моста вход, а где выход. Но не обязательно диодные мосты можно встретить в виде такой сборки, их также собирают включением четырех диодов прямо на печатной плате, что очень удобно.
Например. Вышел из строя один из диодов моста, если будет стоять сборка, то ее смело выкидываем, а если мост будет собран из четырех диодов прямо на плате — меняем неисправный диод и все готово.
На принципиальных схемах диодный мост обозначают включением четырех диодов в мостовую схему, как показано в левой части нижнего рисунка: здесь, диоды являются как бы плечами выпрямительного моста.
Такое графическое обозначение моста можно встретить еще в старых журналах по радиотехнике. Однако, на сегодняшний день, в основном, диодный мост обозначают в виде ромба, внутри которого расположен значок диода, указывающий только на полярность выходного напряжения.
Теперь рассмотрим работу диодного моста на примере низковольтного выпрямителя. В таком выпрямителе, с использованием четырех диодов, во время каждой полуволны работают поочередно два диода противоположных плеч моста, включенных между собой последовательно, но встречно по отношению ко второй паре диодов.
Со вторичной обмотки трансформатора переменное напряжение поступает на вход диодного моста. Когда на верхнем (по схеме) выводе вторичной обмотки возникает положительный полупериод напряжения, ток идет через диод VD3, нагрузку Rн, диод VD2 и к нижнему выводу вторичной обмотки (см. график а). Диоды VD1 и VD4 в этот момент закрыты и через них ток не идет.
В течение другого полупериода переменного напряжения, когда плюс на нижнем (по схеме) выводе вторичной обмотки, ток идет через диод VD4, нагрузку Rн, диод VD1 и к верхнему выводу вторичной обмотки (см. график б). В этот момент диоды VD2 и VD3 закрыты и ток через себя не пропускают.
В результате мы видим, что меняются знаки напряжения на вторичной обмотке трансформатора, а через нагрузку выпрямителя идет ток одного направления (см. график в). В таком выпрямителе полезно используются оба полупериода переменного тока, поэтому подобные выпрямители называют двухполупериодными.
И в заключении отметим, что работа двухполупериодного выпрямителя по сравнению с однопериодным получается намного эффективней:
1. Удвоилась частота пульсаций выпрямленного тока;
2. Уменьшились провалы между импульсами, что облегчило задачу сглаживания пульсаций на выходе выпрямителя;
3. Среднее значение напряжения постоянного тока примерно равно переменному напряжению, действующему во вторичной обмотке трансформатора.
А если такой выпрямитель дополнить фильтрующим электролитическим конденсатором, то им уже смело можно запитывать радиолюбительскую конструкцию.
Ну вот, мы с Вами практически и закончили изучать диоды. Конечно, в этих статьях дано далеко не все, а только основные понятия, но этих знаний Вам уже будет достаточно, чтобы собрать свою радиолюбительскую конструкцию для дома, в которой используются полупроводниковые диоды.
А в качестве дополнительной информации посмотрите видеоролик, в котором рассказывается, как проверить диодный мост мультиметром.
Удачи!
Источник: https://sesaga.ru/ustrojstvo-i-rabota-vypryamitelnogo-dioda-diodnyj-most.html
Диод в состоянии покоя
Посмотрим, что происходит внутри PN-перехода, когда полупроводниковый диод находится в состоянии покоя. То есть тогда, когда ни к аноду, ни к катоду не подключено напряжения.
Итак, в части N имеются в наличии свободные электроны – отрицательно заряженные частицы. В части P находятся положительно заряженные ионы – дырки. В результате, в том месте, где есть частицы с зарядами разных знаков, возникает электрическое поле, притягивающее их друг к другу.
Под действием этого поля свободные электроны из части N дрейфуют через PN переход в часть P и заполняют некоторые дырки. В итоге получается очень слабый электрический ток, измеряемый в наноамперах. В результате, плотность вещества в P части повышается и возникает диффузия (стремление вещества к равномерной концентрации), толкающая частицы обратно на сторону N.
Обратное включение диода
Теперь посмотрим, как у полупроводникового диода получается выполнять свою основную функцию – проводить ток только в одном направлении. Подключим источник питания — плюс к катоду, минус к аноду.
В соответствии с силой притяжения, возникшей между зарядами разной полярности, электроны из N начнут движение к плюсу и отдалятся от PN перехода. Аналогично, дырки из P будут притягиваться к минусу, и также отдалятся от PN перехода. В результате, плотность вещества у электродов повышается. В действие приходит диффузия и начинает толкать частицы обратно, стремясь к равномерной плотности вещества.
Как мы видим, в этом состоянии диод не проводит ток. При повышении напряжения, в PN переходе будет все меньше и меньше заряженных частиц.
Прямое включение диода
Меняем полярность источника питания — плюс к аноду, минус к катоду. В таком положении, между зарядами одинаковой полярности возникает сила отталкивания. Отрицательно заряженные электроны отдаляются от минуса и двигаются сторону pn перехода. В свою очередь, положительно заряженные дырки отталкиваются от плюса и направляются навстречу электорнам.
PN переход обогащается заряженными частицами с разной полярностью, между которыми возникает электрическое поле – внутреннее электрическое поле PN перехода. Под его действием электроны начинают дрейфовать на сторону P. Часть из них рекомбинируют с дырками (заполняют место в атомах, где не хватает электрона). Остальные электроны устремляются к плюсу батарейки.
Через диод пошел ток ID.
Чтобы не возникло путаницы, напомню, что направление тока на электрических схемах обратно направлению потока электронов.
Недостатки реального полупроводникового диода
На практике, в реальном диоде, при обратном подключении напряжения, возникает очень маленький ток, измеряемый в микро, или наноамперах ( в зависимости от модели прибора ).
В следствии слишком высокого напряжения, может разрушиться кристаллическая структура полупроводника в диоде. В этом случае, прибор начнет хорошо проводить ток также и при обратном смещении. Такое напряжение называется напряжение пробоя.
Процесс разрушения структуры полупроводника невосстановим, и прибор приходит в негодность.
При прямом подключении, напряжение между анодом и катодом должно достигнуть определенного значения Vϒ, для того чтобы диод начал хорошо проводить ток. Для кремниевых приборов Vϒ — это примерно 0.7V, а для германиевых — около 0.3V. Более подробно об этом, и других характеристиках полупроводникового выпрямительного диода пойдет речь в статье ВАХ полупроводникового диода.
Источник: http://hightolow.ru/diode1.php
