Nachschlagewerk zu Gleichrichterdioden. Impulsgleichrichterdioden. Geräte- und Designmerkmale

Der Hauptzweck von Gleichrichterdioden ist die Spannungsumwandlung. Doch das ist nicht das einzige Einsatzgebiet dieser Halbleiterelemente. Sie werden in Schalt- und Steuerkreisen eingebaut, in Kaskadengeneratoren usw. eingesetzt. Angehende Funkamateure werden daran interessiert sein, den Aufbau dieser Halbleiterelemente und ihr Funktionsprinzip zu erfahren. Beginnen wir mit den allgemeinen Merkmalen.

Geräte- und Designmerkmale

Das Hauptstrukturelement ist ein Halbleiter. Dabei handelt es sich um einen Wafer aus Silizium- oder Germaniumkristall, der zwei Bereiche mit p- und n-Leitfähigkeit aufweist. Aufgrund dieses Konstruktionsmerkmals wird es planar genannt.

Bei der Herstellung eines Halbleiters wird der Kristall wie folgt bearbeitet: Um eine p-Typ-Oberfläche zu erhalten, wird er mit geschmolzenem Phosphor behandelt, und für eine p-Typ-Oberfläche wird er mit Bor, Indium oder Aluminium behandelt. Bei der Wärmebehandlung kommt es zur Diffusion dieser Materialien und des Kristalls. Dadurch entsteht zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit ein Bereich mit einem pn-Übergang. Der so gewonnene Halbleiter wird in das Gehäuse eingebaut. Dies schützt den Kristall vor äußeren Einflüssen und fördert die Wärmeableitung.

Bezeichnungen:

• A – Kathodenausgang.
• B – Kristallhalter (an den Körper geschweißt).
• C – Kristall vom n-Typ.
• D – Kristall vom p-Typ.
• E – Kabel, das zum Anodenanschluss führt.
• F – Isolator.
• G – Körper.
• H – Anodenausgang.

Wie bereits erwähnt, als R-N-GrundlagenÜbergänge mit Silizium- oder Germaniumkristallen. Erstere werden viel häufiger verwendet, was darauf zurückzuführen ist, dass bei Germaniumelementen die Sperrströme viel höher sind, was die zulässige Sperrspannung deutlich einschränkt (sie überschreitet 400 V nicht). Bei Siliziumhalbleitern kann diese Kennlinie bis zu 1500 V erreichen.

Darüber hinaus haben Germaniumelemente einen viel engeren Betriebstemperaturbereich, der zwischen -60 °C und 85 °C liegt. Beim Überschreiten der oberen Temperaturschwelle steigt der Rückstrom stark an, was sich negativ auf die Effizienz des Gerätes auswirkt. Bei Siliziumhalbleitern liegt die Obergrenze bei etwa 125–150 °C.

Leistungsklassifizierung

Die Leistung der Elemente wird durch den maximal zulässigen Gleichstrom bestimmt. In Übereinstimmung mit diesem Merkmal wurde die folgende Klassifizierung übernommen:

Liste der Hauptmerkmale

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, die die Hauptparameter von Gleichrichterdioden beschreibt. Diese Eigenschaften können dem Datenblatt (technische Beschreibung des Elements) entnommen werden. In der Regel greifen die meisten Funkamateure auf diese Informationen zurück, wenn das im Diagramm angegebene Element nicht verfügbar ist und daher ein geeignetes Analogon dafür gefunden werden muss.

Beachten Sie, dass in den meisten Fällen die ersten fünf Parameter aus der Tabelle völlig ausreichen, wenn Sie ein Analogon einer bestimmten Diode finden müssen. In diesem Fall empfiehlt es sich, den Betriebstemperaturbereich des Elements und die Frequenz zu berücksichtigen.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip von Gleichrichterdioden lässt sich am einfachsten anhand eines Beispiels erklären. Dazu simulieren wir die Schaltung eines einfachen Einweggleichrichters (siehe 1 in Abb. 6), bei dem der Strom von einer Wechselstromquelle mit der Spannung U IN (Grafik 2) kommt und über VD zur Last R gelangt.

Reis. 6. Funktionsprinzip eines Einzeldiodengleichrichters

Während der positiven Halbwelle befindet sich die Diode in der offenen Position und leitet Strom durch sie zur Last. Wenn die Wende der negativen Halbwelle kommt, ist das Gerät gesperrt und die Last wird nicht mit Strom versorgt. Das heißt, es gibt eine Art Abschneiden der negativen Halbwelle (tatsächlich ist dies seit wann nicht ganz richtig). dieser Prozess Es gibt immer einen Rückstrom, dessen Größe durch die Kennlinie I arr) bestimmt wird.

Infolgedessen erhalten wir, wie aus Grafik (3) ersichtlich ist, am Ausgang Impulse, die aus positiven Halbzyklen bestehen, d. D.C.. Dies ist das Funktionsprinzip gleichrichtender Halbleiterelemente.

Beachten Sie, dass die Impulsspannung am Ausgang eines solchen Gleichrichters nur zur Versorgung rauscharmer Lasten geeignet ist, ein Beispiel wäre Ladegerät für Taschenlampen-Säurebatterie. In der Praxis wird dieses Schema nur von chinesischen Herstellern genutzt, um die Kosten ihrer Produkte so weit wie möglich zu senken. Tatsächlich ist die Einfachheit des Designs sein einziger Pol.

Zu den Nachteilen eines Einzeldiodengleichrichters gehören:

• Niedriger Wirkungsgrad, da negative Halbwellen abgeschnitten werden, der Wirkungsgrad des Geräts überschreitet nicht 50 %.
• Die Ausgangsspannung beträgt etwa die Hälfte der Eingangsspannung.
• Hoher Geräuschpegel, der sich in Form eines charakteristischen Brummens bei der Frequenz des Versorgungsnetzes äußert. Der Grund dafür ist die asymmetrische Entmagnetisierung des Abwärtstransformators (aus diesem Grund ist es für solche Schaltungen besser, einen Dämpfungskondensator zu verwenden, der auch seine negativen Seiten hat).

Beachten Sie, dass diese Nachteile etwas reduziert werden können. Dazu reicht es aus, einen einfachen Filter auf Basis eines Hochleistungselektrolyten herzustellen (1 in Abb. 7).

Reis. 7. Selbst ein einfacher Filter kann die Welligkeit deutlich reduzieren

Das Funktionsprinzip eines solchen Filters ist recht einfach. Der Elektrolyt wird während des positiven Halbzyklus aufgeladen und beim Auftreten des negativen Halbzyklus entladen. Die Kapazität muss ausreichen, um die Spannung an der Last aufrechtzuerhalten. In diesem Fall werden die Impulse etwas geglättet, etwa wie in Grafik (2) dargestellt.

Die obige Lösung wird die Situation etwas verbessern, aber nicht viel; wenn Sie beispielsweise aktive Computerlautsprecher über einen solchen Einweggleichrichter mit Strom versorgen, ist in ihnen ein charakteristischer Hintergrund zu hören. Um das Problem zu beheben, ist eine radikalere Lösung erforderlich, nämlich eine Diodenbrücke. Schauen wir uns das Funktionsprinzip dieser Schaltung an.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Diodenbrücke

Der wesentliche Unterschied zwischen einer solchen Schaltung (von einer Halbwellenschaltung) besteht darin, dass der Last in jeder Halbwelle Spannung zugeführt wird. Der Schaltplan zum Anschluss von Halbleiter-Gleichrichterelementen ist unten dargestellt.

Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, verwendet die Schaltung vier Halbleiter-Gleichrichterelemente, die so verbunden sind, dass während jeder Halbwelle nur zwei von ihnen arbeiten. Lassen Sie uns im Detail beschreiben, wie der Prozess abläuft:

• Der Stromkreis erhält eine Wechselspannung Uin (2 in Abb. 8). Während der positiven Halbwelle entsteht folgender Stromkreis: VD4 – R – VD2. Dementsprechend befinden sich VD1 und VD3 in der verriegelten Position.
• Wenn die Sequenz der negativen Halbwelle auftritt, wird aufgrund der Tatsache, dass sich die Polarität ändert, ein Stromkreis gebildet: VD1 – R – VD3. Zu diesem Zeitpunkt sind VD4 und VD2 gesperrt.
• In der nächsten Periode wiederholt sich der Zyklus.

Wie aus dem Ergebnis (Grafik 3) ersichtlich ist, sind beide Halbwellen an dem Prozess beteiligt und egal wie sich die Eingangsspannung ändert, sie fließt in einer Richtung durch die Last. Dieses Funktionsprinzip eines Gleichrichters wird als Vollwelle bezeichnet. Die Vorteile liegen auf der Hand, wir listen sie auf:

• Da beide Halbzyklen an der Arbeit beteiligt sind, erhöht sich die Effizienz deutlich (fast um das Doppelte).
• Durch die Welligkeit am Ausgang der Brückenschaltung verdoppelt sich zudem die Frequenz (im Vergleich zu einer Halbwellenlösung).
• Wie aus Diagramm (3) ersichtlich ist, nimmt das Ausmaß der Einbrüche zwischen den Impulsen ab, so dass es für den Filter viel einfacher ist, sie zu glätten.
• Die Spannung am Gleichrichterausgang ist ungefähr die gleiche wie am Eingang.

Störungen durch die Brückenschaltung sind vernachlässigbar und werden bei Verwendung einer Filter-Elektrolytkapazität sogar noch geringer. Dadurch kann diese Lösung in Stromversorgungen für nahezu jedes Amateurfunkdesign verwendet werden, auch für solche, die empfindliche Elektronik verwenden.

Beachten Sie, dass die Verwendung von vier Gleichrichter-Halbleiterelementen überhaupt nicht erforderlich ist; es reicht aus, eine fertige Baugruppe in einem Kunststoffgehäuse mitzunehmen.

Dieses Gehäuse verfügt über vier Pins, zwei für den Eingang und die gleiche Anzahl für den Ausgang. Die Beine, an die Wechselspannung angeschlossen wird, sind mit einem „~“-Zeichen oder den Buchstaben „AC“ gekennzeichnet. Am Ausgang ist der positive Zweig mit dem Symbol „+“ gekennzeichnet, bzw. der negative Zweig mit „-“.

In einem schematischen Diagramm wird eine solche Baugruppe normalerweise in Form einer Raute dargestellt, in der sich eine grafische Darstellung einer Diode befindet.

Die Frage, ob es besser ist, eine Baugruppe oder einzelne Dioden zu verwenden, kann nicht eindeutig beantwortet werden. Es gibt keinen Unterschied in der Funktionalität zwischen ihnen. Dafür ist der Aufbau kompakter. Fällt es dagegen aus, hilft nur ein kompletter Austausch. Wenn in diesem Fall einzelne Elemente verwendet werden, reicht es aus, die ausgefallene Gleichrichterdiode auszutauschen.

Obwohl es sich bei allen Dioden um Gleichrichter handelt, wird der Begriff üblicherweise für Geräte verwendet, die der Stromversorgung dienen, um sie von Elementen zu unterscheiden, die für Kleinsignalschaltungen verwendet werden. Die Hochleistungs-Gleichrichterdiode dient zur Gleichrichtung von Wechselstrom mit niedriger Versorgungsfrequenz von 50 Hz, wenn unter Last hohe Leistungen abgegeben werden.

Diodeneigenschaften

Die Hauptaufgabe der Diode besteht darin Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung durch den Einsatz in Gleichrichterbrücken. Dadurch kann der Strom nur in eine Richtung fließen und die Stromversorgung bleibt am Laufen.

Das Funktionsprinzip einer Gleichrichterdiode ist nicht schwer zu verstehen. Sein Element besteht aus einer Struktur, die pn-Übergang genannt wird. Die p-Typ-Seite wird Anode und die n-Typ-Seite Kathode genannt. Der Strom wird von der Anode zur Kathode geleitet, während ein Fluss in die entgegengesetzte Richtung nahezu vollständig verhindert wird. Dieses Phänomen wird als Aufrichten bezeichnet. Es wandelt Wechselstrom in unidirektionalen Strom um. Diese Art von Geräten kann mehr Strom verarbeiten als herkömmliche Dioden, weshalb sie als Hochleistungsdioden bezeichnet werden. Als ihr Hauptmerkmal kann die Fähigkeit angesehen werden, hohe Strommengen zu leiten.

Heute Am häufigsten werden Siliziumdioden verwendet. Im Vergleich zu Elementen aus Germanium verfügen sie über eine größere Verbindungsfläche. Da Germanium eine geringe Hitzebeständigkeit aufweist, werden die meisten Halbleiter aus Silizium hergestellt. Geräte aus Germanium haben eine deutlich geringere zulässige Sperrspannung und Sperrschichttemperatur. Der einzige Vorteil, den eine Germaniumdiode gegenüber Silizium hat, ist der niedrigere Spannungswert beim Betrieb in Vorwärtsrichtung (VF (IO) = 0,3 ÷ 0,5 V für Germanium und 0,7 ÷ 1,4 V für Silizium).

Typen und technische Parameter von Gleichrichtern

Heutzutage gibt es viele verschiedene Arten von Glätteisen. Sie werden normalerweise klassifiziert nach:

Die gebräuchlichsten Typen sind 1 A, 1,5 A, 3 A, 5 A und 6 A. Es gibt auch Standardgeräte mit einem maximalen durchschnittlichen gleichgerichteten Strom von bis zu 400 A. Die Durchlassspannung kann zwischen 1,1 mV und 1,3 kV variieren.

gekennzeichnet durch folgende zulässige Grenzen:

Ein Beispiel für ein Hochleistungselement ist die 2x30A Dual-Hochstrom-Gleichrichterdiode, die sich am besten für Basisstationen, Schweißgeräte, AC/DC-Netzteile und industrielle Anwendungen eignet.

Anwendungswert

Als einfachstes Halbleiterbauelement hat dieser Diodentyp vielfältige Einsatzmöglichkeiten in modernen elektronischen Systemen. Verschiedene elektronische und Stromkreise Verwenden Sie diese Komponente als wichtiges Gerät, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Der Anwendungsbereich von Gleichrichterbrücken und Dioden ist umfangreich. Hier sind einige solcher Beispiele:

• Wechselstrom in Gleichspannung umwandeln;
• Isolierung von Signalen von der Stromversorgung;
• Spannungsreferenz;
• Signalgrößensteuerung;
• Mischsignale;
• Erkennungssignale;
• Beleuchtungssysteme;
• Laser.

Leistungsgleichrichterdioden sind ein wichtiger Bestandteil von Stromversorgungen. Sie werden zur Stromregelung in Computern und Autos eingesetzt und können auch in Batterieladegeräten und Computer-Netzteilen verwendet werden.

Darüber hinaus werden sie häufig für andere Zwecke verwendet (z. B. im Detektor von Funkempfängern zur Funkmodulation). Die Schottky-Barriere-Dioden-Variante wird vor allem in der Digitalelektronik geschätzt. Der Betriebstemperaturbereich von -40 bis +175 °C ermöglicht den Einsatz dieser Geräte unter allen Bedingungen.

Der Hauptzweck von Gleichrichterdioden ist die Spannungsumwandlung. Doch das ist nicht das einzige Einsatzgebiet dieser Halbleiterelemente. Sie werden in Schalt- und Steuerkreisen eingebaut, in Kaskadengeneratoren usw. eingesetzt. Angehende Funkamateure werden daran interessiert sein, den Aufbau dieser Halbleiterelemente und ihr Funktionsprinzip zu erfahren. Beginnen wir mit den allgemeinen Merkmalen.

Geräte- und Designmerkmale

Das Hauptstrukturelement ist ein Halbleiter. Dabei handelt es sich um einen Wafer aus Silizium- oder Germaniumkristall, der zwei Bereiche mit p- und n-Leitfähigkeit aufweist. Aufgrund dieses Konstruktionsmerkmals wird es planar genannt.

Bei der Herstellung eines Halbleiters wird der Kristall wie folgt bearbeitet: Um eine p-Typ-Oberfläche zu erhalten, wird er mit geschmolzenem Phosphor behandelt, und für eine p-Typ-Oberfläche wird er mit Bor, Indium oder Aluminium behandelt. Bei der Wärmebehandlung kommt es zur Diffusion dieser Materialien und des Kristalls. Dadurch entsteht zwischen zwei Oberflächen mit unterschiedlicher elektrischer Leitfähigkeit ein Bereich mit einem pn-Übergang. Der so gewonnene Halbleiter wird in das Gehäuse eingebaut. Dies schützt den Kristall vor äußeren Einflüssen und fördert die Wärmeableitung.

Bezeichnungen:

• A – Kathodenausgang.
• B – Kristallhalter (an den Körper geschweißt).
• C – Kristall vom n-Typ.
• D – Kristall vom p-Typ.
• E – Kabel, das zum Anodenanschluss führt.
• F – Isolator.
• G – Körper.
• H – Anodenausgang.

Als Basis für den pn-Übergang werden, wie bereits erwähnt, Silizium- oder Germaniumkristalle verwendet. Erstere werden viel häufiger verwendet, was darauf zurückzuführen ist, dass bei Germaniumelementen die Sperrströme viel höher sind, was die zulässige Sperrspannung deutlich einschränkt (sie überschreitet 400 V nicht). Bei Siliziumhalbleitern kann diese Kennlinie bis zu 1500 V erreichen.

Darüber hinaus haben Germaniumelemente einen viel engeren Betriebstemperaturbereich, der zwischen -60 °C und 85 °C liegt. Beim Überschreiten der oberen Temperaturschwelle steigt der Rückstrom stark an, was sich negativ auf die Effizienz des Gerätes auswirkt. Bei Siliziumhalbleitern liegt die Obergrenze bei etwa 125–150 °C.

Leistungsklassifizierung

Die Leistung der Elemente wird durch den maximal zulässigen Gleichstrom bestimmt. In Übereinstimmung mit diesem Merkmal wurde die folgende Klassifizierung übernommen:

Liste der Hauptmerkmale

Nachfolgend finden Sie eine Tabelle, die die Hauptparameter von Gleichrichterdioden beschreibt. Diese Eigenschaften können dem Datenblatt (technische Beschreibung des Elements) entnommen werden. In der Regel greifen die meisten Funkamateure auf diese Informationen zurück, wenn das im Diagramm angegebene Element nicht verfügbar ist und daher ein geeignetes Analogon dafür gefunden werden muss.

Beachten Sie, dass in den meisten Fällen die ersten fünf Parameter aus der Tabelle völlig ausreichen, wenn Sie ein Analogon einer bestimmten Diode finden müssen. In diesem Fall empfiehlt es sich, den Betriebstemperaturbereich des Elements und die Frequenz zu berücksichtigen.

Arbeitsprinzip

Das Funktionsprinzip von Gleichrichterdioden lässt sich am einfachsten anhand eines Beispiels erklären. Dazu simulieren wir die Schaltung eines einfachen Einweggleichrichters (siehe 1 in Abb. 6), bei dem der Strom von einer Wechselstromquelle mit der Spannung U IN (Grafik 2) kommt und über VD zur Last R gelangt.

Reis. 6. Funktionsprinzip eines Einzeldiodengleichrichters

Während der positiven Halbwelle befindet sich die Diode in der offenen Position und leitet Strom durch sie zur Last. Wenn die Wende der negativen Halbwelle kommt, ist das Gerät gesperrt und die Last wird nicht mit Strom versorgt. Das heißt, es gibt eine Art Abschneiden der negativen Halbwelle (tatsächlich ist dies nicht ganz richtig, da bei diesem Vorgang immer ein Rückstrom auftritt, dessen Wert durch die I-Arr.-Kennlinie bestimmt wird).

Infolgedessen erhalten wir, wie aus Grafik (3) ersichtlich ist, am Ausgang Impulse, die aus positiven Halbwellen, also Gleichstrom, bestehen. Dies ist das Funktionsprinzip gleichrichtender Halbleiterelemente.

Beachten Sie, dass die Impulsspannung am Ausgang eines solchen Gleichrichters nur zur Versorgung geräuscharmer Lasten geeignet ist, ein Beispiel wäre ein Ladegerät für eine Taschenlampen-Säurebatterie. In der Praxis wird dieses Schema nur von chinesischen Herstellern genutzt, um die Kosten ihrer Produkte so weit wie möglich zu senken. Tatsächlich ist die Einfachheit des Designs sein einziger Pol.

Zu den Nachteilen eines Einzeldiodengleichrichters gehören:

• Niedriger Wirkungsgrad, da negative Halbwellen abgeschnitten werden, der Wirkungsgrad des Geräts überschreitet nicht 50 %.
• Die Ausgangsspannung beträgt etwa die Hälfte der Eingangsspannung.
• Hoher Geräuschpegel, der sich in Form eines charakteristischen Brummens bei der Frequenz des Versorgungsnetzes äußert. Der Grund dafür ist die asymmetrische Entmagnetisierung des Abwärtstransformators (aus diesem Grund ist es für solche Schaltungen besser, einen Dämpfungskondensator zu verwenden, der auch seine negativen Seiten hat).

Beachten Sie, dass diese Nachteile etwas reduziert werden können. Dazu reicht es aus, einen einfachen Filter auf Basis eines Hochleistungselektrolyten herzustellen (1 in Abb. 7).

Reis. 7. Selbst ein einfacher Filter kann die Welligkeit deutlich reduzieren

Das Funktionsprinzip eines solchen Filters ist recht einfach. Der Elektrolyt wird während des positiven Halbzyklus aufgeladen und beim Auftreten des negativen Halbzyklus entladen. Die Kapazität muss ausreichen, um die Spannung an der Last aufrechtzuerhalten. In diesem Fall werden die Impulse etwas geglättet, etwa wie in Grafik (2) dargestellt.

Die obige Lösung wird die Situation etwas verbessern, aber nicht viel; wenn Sie beispielsweise aktive Computerlautsprecher über einen solchen Einweggleichrichter mit Strom versorgen, ist in ihnen ein charakteristischer Hintergrund zu hören. Um das Problem zu beheben, ist eine radikalere Lösung erforderlich, nämlich eine Diodenbrücke. Schauen wir uns das Funktionsprinzip dieser Schaltung an.

Aufbau und Funktionsprinzip einer Diodenbrücke

Der wesentliche Unterschied zwischen einer solchen Schaltung (von einer Halbwellenschaltung) besteht darin, dass der Last in jeder Halbwelle Spannung zugeführt wird. Der Schaltplan zum Anschluss von Halbleiter-Gleichrichterelementen ist unten dargestellt.

Wie aus der obigen Abbildung ersichtlich ist, verwendet die Schaltung vier Halbleiter-Gleichrichterelemente, die so verbunden sind, dass während jeder Halbwelle nur zwei von ihnen arbeiten. Lassen Sie uns im Detail beschreiben, wie der Prozess abläuft:

• Der Stromkreis erhält eine Wechselspannung Uin (2 in Abb. 8). Während der positiven Halbwelle entsteht folgender Stromkreis: VD4 – R – VD2. Dementsprechend befinden sich VD1 und VD3 in der verriegelten Position.
• Wenn die Sequenz der negativen Halbwelle auftritt, wird aufgrund der Tatsache, dass sich die Polarität ändert, ein Stromkreis gebildet: VD1 – R – VD3. Zu diesem Zeitpunkt sind VD4 und VD2 gesperrt.
• In der nächsten Periode wiederholt sich der Zyklus.

Wie aus dem Ergebnis (Grafik 3) ersichtlich ist, sind beide Halbwellen an dem Prozess beteiligt und egal wie sich die Eingangsspannung ändert, sie fließt in einer Richtung durch die Last. Dieses Funktionsprinzip eines Gleichrichters wird als Vollwelle bezeichnet. Die Vorteile liegen auf der Hand, wir listen sie auf:

• Da beide Halbzyklen an der Arbeit beteiligt sind, erhöht sich die Effizienz deutlich (fast um das Doppelte).
• Durch die Welligkeit am Ausgang der Brückenschaltung verdoppelt sich zudem die Frequenz (im Vergleich zu einer Halbwellenlösung).
• Wie aus Diagramm (3) ersichtlich ist, nimmt das Ausmaß der Einbrüche zwischen den Impulsen ab, so dass es für den Filter viel einfacher ist, sie zu glätten.
• Die Spannung am Gleichrichterausgang ist ungefähr die gleiche wie am Eingang.

Störungen durch die Brückenschaltung sind vernachlässigbar und werden bei Verwendung einer Filter-Elektrolytkapazität sogar noch geringer. Dadurch kann diese Lösung in Stromversorgungen für nahezu jedes Amateurfunkdesign verwendet werden, auch für solche, die empfindliche Elektronik verwenden.

Beachten Sie, dass die Verwendung von vier Gleichrichter-Halbleiterelementen überhaupt nicht erforderlich ist; es reicht aus, eine fertige Baugruppe in einem Kunststoffgehäuse mitzunehmen.

Dieses Gehäuse verfügt über vier Pins, zwei für den Eingang und die gleiche Anzahl für den Ausgang. Die Beine, an die Wechselspannung angeschlossen wird, sind mit einem „~“-Zeichen oder den Buchstaben „AC“ gekennzeichnet. Am Ausgang ist der positive Zweig mit dem Symbol „+“ gekennzeichnet, bzw. der negative Zweig mit „-“.

In einem schematischen Diagramm wird eine solche Baugruppe normalerweise in Form einer Raute dargestellt, in der sich eine grafische Darstellung einer Diode befindet.

Die Frage, ob es besser ist, eine Baugruppe oder einzelne Dioden zu verwenden, kann nicht eindeutig beantwortet werden. Es gibt keinen Unterschied in der Funktionalität zwischen ihnen. Dafür ist der Aufbau kompakter. Fällt es dagegen aus, hilft nur ein kompletter Austausch. Wenn in diesem Fall einzelne Elemente verwendet werden, reicht es aus, die ausgefallene Gleichrichterdiode auszutauschen.

Alle diese Komponenten unterscheiden sich in Zweck, verwendeten Materialien und Typen ð-n-Übergänge, Design, Leistung und andere Merkmale und Eigenschaften. Gleichrichter, Pulsdioden, Varicaps, Schottky-Dioden, SCRs, LEDs und Thyristoren werden häufig verwendet. Betrachten wir ihre wichtigsten technische Eigenschaften und allgemeine Eigenschaften, obwohl jede Art dieser Halbleiterbauelemente viele eigene, rein individuelle Parameter aufweist.

Hierbei handelt es sich um elektronische Geräte mit einem pn-Übergang, die eine Einwegleitfähigkeit aufweisen und für die Umwandlung von Wechselspannung in Gleichspannung ausgelegt sind. Die Frequenz der gleichgerichteten Spannung beträgt üblicherweise nicht mehr als 20 kHz. Zu den Gleichrichterdioden zählen auch Schottky-Dioden.

Die Hauptparameter von Gleichrichterdioden mit geringer Leistung bei normalen Temperaturen sind in angegeben Tabelle 1 Gleichrichterdioden mittlerer Leistung in Tabelle 2 und Hochleistungs-Gleichrichterdioden Tisch 3

Eine Art Gleichrichterdioden sind . Diese Geräte im Rückwärtszweig der Strom-Spannungs-Kennlinie haben eine Avalanche-Charakteristik ähnlich wie Zenerdioden. Das Vorhandensein einer Lawinencharakteristik ermöglicht den Einsatz als Schaltungsschutzelemente gegen Überspannungen, auch direkt in Gleichrichterschaltungen.

Im letzteren Fall arbeiten Gleichrichter auf Basis dieser Dioden zuverlässig unter Bedingungen von Schaltüberspannungen, die in induktiven Schaltkreisen beim Ein- und Ausschalten der Stromversorgung oder Last auftreten. Grundparameter von Lawinendioden bei Normaltemperatur Umfeld gezeigt in

Um Spannungen über mehreren Kilovolt gleichzurichten, wurden Gleichrichtersäulen entwickelt, bei denen es sich um eine Reihe von Gleichrichterdioden handelt, die in Reihe geschaltet und zu einer einzigen Struktur mit zwei Anschlüssen zusammengesetzt sind. Diese Geräte zeichnen sich durch die gleichen Parameter wie Gleichrichterdioden aus. Die Hauptparameter von Rektifikationskolonnen bei normalen Umgebungstemperaturen sind in angegeben

Um die Gesamtabmessungen von Gleichrichtern zu reduzieren und ihre Installation zu erleichtern, werden sie hergestellt Gleichrichterblöcke(Baugruppen) mit zwei, vier oder mehr Dioden, elektrisch unabhängig oder in Brückenform geschaltet und in einem Gehäuse montiert. Die wichtigsten Parameter von Gleichrichterblöcken und -baugruppen bei normaler Umgebungstemperatur sind in angegeben

Impulsdioden Sie unterscheiden sich von Gleichrichtern durch ihre kurze Sperrverzögerungszeit oder ihren großen Impulsstrom. Dioden dieser Gruppe können in Gleichrichtern bei hohen Frequenzen verwendet werden, beispielsweise als Detektor oder Modulatoren, Wandler, Impulsformer, Begrenzer und andere Impulsgeräte, siehe Referenztabellen 7 Und 8

Tunneldioden erfüllen die Funktionen aktiver Elemente (Geräte, die die Signalleistung verstärken können) elektronische Schaltkreise Verstärker, Generatoren, Schalter hauptsächlich im Mikrowellenbereich. Tunneldioden haben eine hohe Betriebsgeschwindigkeit, geringe Gesamtabmessungen und ein geringes Gewicht, sind strahlungsbeständig, arbeiten zuverlässig in einem weiten Temperaturbereich und sind energieeffizient

Die Hauptparameter von Tunnel- und Sperrdioden bei normalen Umgebungstemperaturen sind in angegeben

- Ihr Funktionsprinzip basiert auf dem elektrischen (Lawinen- oder Tunnel-)Durchbruch des pn-Übergangs, bei dem es zu einem starken Anstieg des Sperrstroms kommt und sich die Sperrspannung nur sehr wenig ändert. Diese Eigenschaft wird genutzt, um die Spannung in Stromkreisen zu stabilisieren. Da der Lawinendurchbruch für Dioden auf der Basis eines Halbleiters mit großer Bandlücke charakteristisch ist, ist Silizium das Ausgangsmaterial für Zenerdioden. Darüber hinaus weist Silizium einen geringen thermischen Strom und stabile Eigenschaften über einen weiten Temperaturbereich auf. Für den Betrieb in Zenerdioden wird ein flacher Abschnitt der I-V-Kennlinie des Sperrstroms verwendet, in dem starke Änderungen des Sperrstroms mit sehr kleinen Änderungen der Sperrspannung einhergehen.

Parameter von Zenerdioden und Stabilisatoren Niedrige Leistungen werden in , Zener-Dioden und Hochleistungs-Zener-Dioden angegeben - in , Präzisions-Zener-Dioden -

Parameter von Spannungsbegrenzern sind in angegeben

Nachschlagewerk zu Varicaps

Dabei handelt es sich um Halbleiterdioden mit elektrisch gesteuerter Sperrschichtkapazität. Die Kapazitätsänderung wird durch Änderung der Sperrspannung erreicht. Wie bei anderen Dioden sollte der Basiswiderstand des Varicaps klein sein. Gleichzeitig ist zur Erhöhung des Werts der Durchbruchspannung ein hoher spezifischer Widerstand der an den Übergang angrenzenden Basisschichten wünschenswert. Demnach ist der Hauptteil der Basis – das Substrat – niederohmig und die an den Übergang angrenzende Basisschicht hochohmig. Varicaps zeichnen sich durch die folgenden Hauptparameter aus. Die Gesamtkapazität des Varicap SB ist eine Kapazität, die die Barrierekapazität und die Gehäusekapazität umfasst, d. h. die Kapazität, die zwischen den Anschlüssen des Varicap bei einer gegebenen (nominalen) Sperrspannung gemessen wird.

Leuchtdiode ist ein Halbleiterbauelement, das elektrischen Strom direkt in Lichtstrahlung umwandelt. Es besteht aus einem oder mehreren Kristallen in einem Gehäuse mit Kontaktleitungen und einem optischen System (Linse), das den Lichtfluss erzeugt. Die Kristallemissionswellenlänge (Farbe) hängt davon ab

Dabei handelt es sich um dieselben LEDs, die nur Licht im IR-Bereich aussenden

Dies ist der einfachste Halbleiterlaser, dessen Design auf ihm basiert typische p-nÜbergang. Das Funktionsprinzip des Lasergeräts basiert auf der Tatsache, dass nach der Injektion freie Ladungsträger in das Element injiziert werden p-n-Zone- Übergang, es entsteht eine Populationsinversion.

Ein Halbleiter-Spannungsbegrenzer ist eine Diode, die auf dem Rückwärtszweig der Strom-Spannungs-Kennlinie mit Lawinendurchbruch arbeitet. Es wird zum Schutz vor Überspannung in Schaltkreisen integrierter und hybrider Schaltkreise, radioelektronischer Elemente usw. verwendet. Mit Spannungsbegrenzern können Sie die Ein- und Ausgangskreise verschiedener elektronischer Komponenten vor den Auswirkungen kurzzeitiger Überspannungen schützen.

Die Informationen im Verzeichnis werden im Format von Original-PDF-Dateien präsentiert und zur Erleichterung des Herunterladens in Sammlungen entsprechend dem englischen Alphabet unterteilt

Nachschlagewerk für Haushaltsdioden

Das Nachschlagewerk gibt allgemeine Informationenüber inländische Halbleiterdioden, nämlich Gleichrichter, Diodenmatrizen, Zenerdioden und Stabistoren, Varicaps, Strahlungs- und Ultrahoch-Halbleiterbauelemente. Es erzählt auch über ihre Klassifizierung und ihr Symbolsystem. Herkömmliche grafische Bezeichnungen werden gemäß GOST 2.730-73 und Begriffe und Buchstabenbezeichnungen von Parametern gemäß GOST 25529-82 angegeben. Es werden einige Informationen zum Einsatz von Spannungsbegrenzern und zu den Regeln für den Einbau von Dioden gegeben. Der Anhang enthält Maßzeichnungen der Gehäuse und ein alphanumerisches Register zur Navigation.

Bei dieser Datenbank handelt es sich um nichts anderes als ein elektronisches Nachschlagewerk zu Halbleiterbauelementen, darunter Brücken und Baugruppen sowie vielen Funkkomponenten.

Das Verzeichnis enthält mehr als 65.000 Radioelemente. Es liegen Informationen aller führenden Hersteller vor, Stand Dezember 2016. Das Verzeichnis enthält folgende Funktionen:

Sortierung nach mehreren Merkmalen in beliebiger Reihenfolge des Verzeichnisses
Filterung nach fast allen Merkmalen
Bearbeiten von Verzeichnisdaten
Einsehen der Dokumentation und Zeichnung des Funkelementgehäuses
Referenzanzeige von Datenblättern im PDF-Format

In den Referenztabellen werden folgende Konventionen verwendet:

U Uv.max.	-	maximal zulässige konstante Sperrspannung der Diode;
U rev.i.max.	-	maximal zulässige Impulssperrspannung der Diode;
Ich pr.max.	-	maximaler durchschnittlicher Vorwärtsstrom für den Zeitraum;
Ich pr.i.max.	-	maximaler Impulsvorwärtsstrom pro Periode;
Ich prg.	-	Überlaststrom der Gleichrichterdiode;
f max.	-	maximal zulässige Diodenschaltfrequenz;
f Sklave	-	Betriebsfrequenz der Diodenschaltung;
U pr bei I pr	-	konstante Durchlassspannung der Diode bei Strom I pr;
Ich arr.	-	konstanter Sperrdiodenstrom;
Tk.max.	-	maximal zulässige Temperatur des Diodenkörpers.
Tp.max.	-	maximal zulässige Dioden-Sperrschichttemperatur.

Halbleiterdioden werden elektrische Wandlergeräte mit einem Übergang (mit einem elektrischen Anschluss) und zwei externen Stromleitungen genannt. Der elektrische Übergang kann ein Elektron-Loch-Übergang, ein Metall-Halbleiter-Kontakt oder ein Heteroübergang sein. Die Abbildung zeigt schematisch die Vorrichtung einer Diode mit einem Elektron-Loch-Übergang 1, der die p-m-n-Bereiche (2 und 3) mit unterschiedlichen Arten elektrischer Leitfähigkeit trennt.

Der Kristall 3 ist mit externen Stromleitungen 4 ausgestattet und in einem Metall-, Glas-, Keramik- oder Kunststoffgehäuse 5 untergebracht, das den Halbleiter vor äußeren Einflüssen (atmosphärisch, mechanisch usw.) schützt. Typischerweise haben Halbleiterdioden asymmetrische Elektron-Loch-Übergänge. Ein Bereich des Halbleiters (mit einer höheren Konzentration an Verunreinigungen) dient als Emitter und der andere (mit einer niedrigeren Konzentration) als Basis. Bei direkte Verbindung Bei angelegter externer Spannung an der Diode erfolgt die Injektion von Minoritätsladungsträgern hauptsächlich vom stark dotierten Bereich des Emitters in den schwach dotierten Bereich der Basis.

Die Menge der in die entgegengesetzte Richtung passierenden Minoritätsträger ist deutlich geringer als die Injektion vom Emitter. Abhängig vom Verhältnis der linearen Abmessungen des Übergangs und der charakteristischen Länge werden Planar- und Punktdioden unterschieden. Eine Diode gilt als planar, wenn ihre linearen Abmessungen, die die Sperrschichtfläche bestimmen, deutlich größer sind als die charakteristische Länge.

Die charakteristische Länge im Nachschlagewerk für Dioden ist der kleinere von zwei Werten – der Dicke der Basis und der Diffusionslänge der Minoritätsträger in der Basis. Sie bestimmen die Eigenschaften und Eigenschaften von Dioden. Punktdioden umfassen Dioden mit linearen Übergangsabmessungen, die kleiner als die charakteristische Länge sind. Ein Übergang an der Grenzfläche zwischen Bereichen unterschiedlicher Leitfähigkeit hat die Eigenschaften einer Stromgleichrichtung (Einwegleitung); Nichtlinearität der Strom-Spannungs-Kennlinie; das Phänomen des Tunnelns von Ladungsträgern durch eine Potentialbarriere sowohl unter Vorwärts- als auch Rückwärtsvorspannung; das Phänomen der Stoßionisation von Halbleiteratomen bei relativ hohen Übergangsspannungen; Barrierekapazität usw. Diese Übergangseigenschaften werden zur Herstellung verschiedener Arten von Halbleiterdioden genutzt.

Basierend auf dem Frequenzbereich, in dem Dioden arbeiten können, werden sie in Niederfrequenz (LF) und Hochfrequenz (HF) unterteilt. Je nach Verwendungszweck werden NF-Dioden in Gleichrichter-, Stabilisierungs-, Impuls- und HF-Dioden unterteilt – in Detektor-, Misch-, Modul-, Parametrier-, Schaltdioden usw. Manchmal werden Dioden, die sich in grundlegenden physikalischen Prozessen unterscheiden, in eine spezielle Gruppe eingeteilt: Tunnel, Lawinenflug, Foto-, LEDs, etc.

Basierend auf dem Material des Haupthalbleiterkristalls werden Germanium-, Silizium-, Galliumarsenid- und andere Dioden unterschieden. Zur Bezeichnung von Halbleiterdioden im Verzeichnis wird ein sechs- und siebenstelliger alphanumerischer Code verwendet (z. B. KD215A, 2DS523G).

Das erste Element – ​​ein Buchstabe (für weit verbreitete Geräte) oder eine Zahl (für Geräte, die in einem Spezialgerät verwendet werden) – gibt das Material an, aus dem das Gerät besteht: G oder 1 – Germanium; K oder 2 – Silizium und seine Verbindungen; A oder 3 – Galliumverbindungen (zum Beispiel Galliumarsenid); Und oder 4 - Indiumverbindungen (zum Beispiel Indiumphosphid).

Das zweite Element ist ein Buchstabe, der eine Unterklasse oder Gruppe von Geräten angibt: D – Gleichrichter, Impulsdioden; C – Berichtigung von Beiträgen und Sperren; B – Varicaps; Und - Pulstunneldioden; A - Mikrowellendioden; C - Zenerdioden.

Das dritte Element – ​​eine Zahl – bestimmt eines der Hauptmerkmale, die das Gerät charakterisieren (z. B. seinen Zweck oder seine Funktionsweise).

Das vierte, fünfte und sechste Element sind dreistellige Zahlen, die die Seriennummer der Entwicklung des technologischen Typs des Geräts angeben.

Das siebte Element – ​​der Buchstabe – bestimmt bedingt die Klassifizierung nach den Parametern von Geräten, die mit einer einzigen Technologie hergestellt wurden. Bezeichnungsbeispiel: 2DS523G – eine Reihe von Silizium-Impulsgeräten für Spezialgeräte mit einer Einschwingzeit des Sperrwiderstands von 150 bis 500 ns; Entwicklungsnummer 23, Gruppe G. Entwicklungsgeräte vor 1973 in Nachschlagewerken. haben drei- und vierelementige Notationssysteme.