Выпрямители на диодах

Выпрямитель на диодах – это полупроводниковый диод, который предназначается для преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямители на диодах широко применяются в различных сферах деятельности. Например, в цепях коммутации и управления, в сильноточных цепях, в схемах умножения напряжения, к которым не предъявляются жесткие требования по частотным, а также временным параметрам электрического сигнала.

Характеристики выпрямителей на диодах

Выпрямительные диоды, в зависимости от значений максимально допустимого прямого тока, могут классифицироваться на устройства:

• малой мощности, предназначенные для выпрямления тока силой до 300 мА;
• средней производительности, предназначенные для выпрямления тока силой от 300 мА до 10А;
• большой мощности, предназначенные для выпрямления тока силой от 10 А и более.

Также выпрямительные диоды могут различаться по типу используемого в них материала на кремниевые и германиевые. Наибольшая популярность у кремниевых диодов. Такой выпрямитель в сравнении с германиевым обладает меньшими обратными токами при одинаковом напряжении. То есть устройства данного типа являются диодами с высочайшей величиной допустимого обратного напряжения, достигающего 6000 Вольт. В германиевом выпрямительном диоде данное значение варьируется в пределах от 100 В до 400 В.

Кроме того, кремниевый выпрямитель может сохранять работоспособность при температуре от -60 до +150º С, тогда как германиевый всего до +85º С. При более высокой температуре у германиевых диодов резко увеличивается обратный ток, в связи с чем эффективность работы выпрямителя падает.

Изготовление и конструкция выпрямительных диодов

Конструкция выпрямителя представляет собой пластину кристалла полупроводника, внутри которой находятся две области с разной проводимостью. Еще одно название таких выпрямителей – плоскостные.

Большинство германиевых и кремниевых выпрямителей изготавливаются по следующему принципу:

1. На поверхности кристалла полупроводника, имеющего электропроводность n-типа, расплавляется индий, бор или алюминий.
2. На поверхности кристалла проводника, имеющего электропроводность p-типа, расплавляется фосфор.
3. Вещества крепко сплавляются с кристаллом под воздействием высокой температуры. Атомы веществ диффундируют в толщу кристаллов, в результате чего внутри них образуются области с дырочной или электронной электропроводностью. То есть полупроводниковый выпрямитель в итоге получает две области разного типа электропроводности, между которыми находится p-n переход.
4. Кристалл монтируется в корпус для максимальной защиты от внешних факторов.

Как правило, выпрямитель на диодах с малой производительностью выпускается в корпусе из пластмассы. Такой диод обладает гибкими внешними выводами.

Выпрямитель средней производительности имеет металлостеклянный корпус и жесткие внешние выводы, а диоды с большой производительностью – металлокерамический или металлостеклянный корпус.

Описание выпрямительных диодов, которые предлагает компания «ЭЛАРП», представлено в таблице ниже:

К числу основных параметров выпрямителя относятся:

• прямое напряжение – параметр, которым выражается значение постоянного напряжения при заданном прямом;
• обратное напряжение – параметр, выражающий значение постоянного тока, который протекает в обратном направлении при заданном обратном напряжении через диод;
• сопротивление выпрямительного диода в обратном направлении, которое измеряется в мегаомах;
• сопротивление выпрямительного диода в прямом направлении, измеряемое в Омах;
• дифференциальное сопротивление выпрямителя, обозначающее отношение приращения напряжения на нем к малому приращению тока, вызвавшему его.

Если сравнить свойства кремниевых и германиевых диодов, можно отметить, что у первых обратное напряжение меньше в несколько раз. К тому же они допускают большие обратные напряжения и могут эксплуатироваться при максимально высокой температуре. Именно поэтому изготовление выпрямителя на диоде осуществляется главным образом из кремния.