Univerzita Tomáše Bati ve Zlíně Ústav elektrotechniky a měření
Diody a usměrňovače Přednáška č. 2
Milan Adámek
Diody a usmě usměrňovač ovače
[email protected] U5 A711 +420576035251
1
Voltampérová charakteristika diody
Diody a usměrňovače
2
Voltampérová charakteristika diody
V-A charka v semilogaritmickém tvaru (technická dokumentace) Diody a usměrňovače
3
Měření VA charakteristiky diody a) Pomocí ampérmetru a voltmetru
Diody a usměrňovače
4
Měření VA charakteristiky diody b) Pomocí osciloskopu
Diody a usměrňovače
5
Mezní hodnoty diod
Diody a usměrňovače
6
Dynamický odpor diody
Směrnice tečny v pracovním bodě určuje dynamický odpor diody Diody a usměrňovače
7
Pracovní bod diody Pracovní bod
uvádí na VA charce pracovní napětí a proud, které odpovídají
nastaveným hodnotám díky použitým hodnotám součástek
a) Příklad lineárního děliče napětí
pracovní bod
Diody a usměrňovače
8
Pracovní bod diody b) Příklad nelineárního děliče napětí
pracovní bod
Diody a usměrňovače
9
Průraz závěrné vrstvy diody • k průrazu diody dojde díky velkému přiloženému závěrnému napětí – tzv. průrazné napětí • dioda se po průrazu stává vodivou i v závěrném směru díky tomu: přiložené napětí vytrhne valenční elektrony – stanou se volné jde o Zenerův jev (Zener – americký fyzik) uvolněné valenční elektrony vyrazí další elektrony jde o lavinový jev (Avalenche efekt)
standardní diody – po překročení průrazného napětí jsou poničeny stabilizační diody (Zenerovy) – využívají průrazného proudu, průrazné napětí je Zenerovo napětí
Diody a usměrňovače
10
Konstrukční provedení polovodičových diod • vlastnosti polovodičových diod závisí na materiálu, krystalické struktuře a na typu a koncentraci dotující příměsi
Diody a usměrňovače
11
Konstrukční provedení polovodičových diod
Diody a usměrňovače
12
Typy konstrukcí diod
Pozn. planus = rovina, epi = nad, taxis = uspořádání Diody a usměrňovače
13
Typy konstrukcí diod a) nízkofrekvenční diody • vyrobeny technologií difuzní, planární nebo epitaxní • velká plocha přechodu • snese velké proudy, naopak velká zotavovací doba b) univerzální diody • vyrobeny epitaxní technologií • pro střední a větší proudy (1A, 3A, 6A) • středně velká kapacita přechodu c) vysokofrekvenční signálové diody • v obvodech MHz až GHz. • krátká doba zpětného zotavení • malá kapacita přechodu Diody a usměrňovače
14
Typy konstrukcí diod c) vysokofrekvenční signálové diody • hrotové germániové diody – wolframový hrot přitavený na germániovou N destičku
•
Schottkyho diody kov (Al, Pt) se dotýká epitaxni vrstvy N na polovodiči Si nebo GaAs Schottkyho jev – záporné elektrony v polovodiči indukují na povrchu kovu kladný náboj stejné velikosti má velký závěrná proud, vynikající dynamické parametry Diody a usměrňovače
15
Typy konstrukcí diod d) výkonové usměrňovací diody • pro spínání velkých proudů při napětích nad 100V • robustní konstrukce s velkou plochou přechodu • velké kontaktní plochy na elektrodách – odvod tepla
e) přepěťové ochranné diody, transily • unipolární transil – velmi rychlá Zenerova dioda, která snese krátkodobě velký závěrný proud • bipolární transil – jde o dva antiparalelně zapojené Diody a usměrňovače unipolární transily
16
Zapouzdření a označení diod
Diody a usměrňovače
17
Označení polovodičových součástek
Diody a usměrňovače
18
Zkoušení polovodičových součástek
Diody a usměrňovače
19
Usměrňovače Obecná struktura síťového zdroje
• ochrana proti přepětí, transformátor napětí, usměrňovač, vyhlazovací filtr, stabilizátor
Diody a usměrňovače
20
Jednocestný usměrňovač
filtrační kondenzátor
Diody a usměrňovače
21
Jednocestný usměrňovač
Diody a usměrňovače
22
výstup bez filtračního kondenzátoru
výstup s filtračním kondenzátorem C malé
výstup s filtračním kondenzátorem C velké
Diody a usměrňovače
23
Dvojcestný usměrňovač
Diody a usměrňovače
24
Dvojcestný usměrňovač
Diody a usměrňovače
25
výstup bez filtračního kondenzátoru
výstup s filtračním kondenzátorem C malé
výstup s filtračním kondenzátorem C velké
Diody a usměrňovače
26
Integrovaná verze můstkového usměrňovače
Diody a usměrňovače
27
Příklad realizace můstkového usměrňovače
Diody a usměrňovače
28
Brumové napětí • představuje střídavou složku v usměrněném signálu • je charakterizováno amplitudou up a frekvencí fp • projevuje se nepříznivě, např. šuměním ve sluchátku • částečně se odstraní filtračním kondenzátorem
Diody a usměrňovače
29