Выпрямительные диоды. Выпрямительные диоды предназначены для преобразова­ния переменного тока в постоянный

Выпрямительные диоды предназначены для преобразова­ния переменного тока в постоянный.

Основу современных выпрямительных полупроводнико­вых диодов составляет ЭДП, который получают методом сплавления или диффузии. В качестве материала применяет­ся германий или кремний.

Для получения больших значений выпрямленного тока выпрямительные диоды выполняются плоскостными, по­скольку для нормальной работы диода плотность тока через переход не должна превышать 1 —2 А/мм².

Основной характеристикой выпрямительного диода является его вольтамперная характеристика. Вид ВАХ зависит от материала полупроводника и температуры (рис. 22). Бла­годаря большой ширине запрещенной зоны допустимая ра­бочая температура и предельно допустимый прямой ток у кремниевых диодов больше, чем у германиевых. По этой же причине кремниевые диоды выдерживают большие обрат­ные напряжения и имеют меньшие обратные токи и боль­шее прямое падение напряжения. С ростом температуры у кремниевых диодов увеличивается напряжение пробоя, в то время как у германиевых тепловой пробой из-за значитель­но больших обратных токов может произойти раньше ла­винного и напряжение пробоя с ростом температуры умень­шается.

Работоспособность кремниевых диодов обеспечивается в диапазоне температур от -60 до +120... 150 'С.

Основными параметрами выпрямительных полупровод­никовых диодов являются:

—постоянное прямое напряжение U _пр при заданном пря­мом токе I _пр;

—максимально допустимое обратное напряжение U _обр при котором диод может нормально работать длительное время;

—средний выпрямленный ток I _вп.ср — среднее за период значение выпрямленного постоянного тока, протекающего через диод;

—постоянный обратный ток I _обр, протекающий через диод при обратном напряжении, равном U _обр.max;

—максимально допустимая средняя мощность Р _ср.max — средняя за период мощность, рассеиваемая диодом при про­текании тока в прямом и обратном направлениях, при ко­торой обеспечивается заданная надежность диода;

—дифференциальное сопротивление r _диф — отношение приращения напряжения на диоде к вызвавшему его прира­щению тока.

По значению среднего выпрямленного тока полупровод­никовые диоды делятся на маломощные (I _вп.ср≤ 0,3 A), сред­ней мощности (0,3 А < I _вп.ср ≤ 10 А) и большой мощности (I _вп.ср > 10А).

Выпрямительные диоды большой мощности называются силовыми.

Рис. 22. Условное обозначение (а), ВАХ германиевого (б) и кремниевого (в) диодов при различных температурах.

Для работы диодов при повышенных напряжениях ис­пользуют выпрямительные столбы, представляющие собой последовательно соединенные полупроводниковые диоды одного типа с близкими по значению параметрами. Прило­женное к такой цепочке диодов обратное напряжение рас­пределяется между диодами равномерно и не вызывает их пробоя. Выпускаются также выпрямительные блоки, в ко­торых выпрямительные диоды соединяются по определен­ной (например, мостовой) схеме.

Выпрямительные полупроводниковые диоды малой и средней мощности способны работать на частотах 50... 10⁵ Гц (силовые диоды — на частотах 50 Гц), т. е. являются низко­частотными.