Điện áp chuyển tiếp của một diode là gì. CVC của điốt. Dòng điện thuận và ngược. Điện áp chuyển tiếp và ngược lại. Sự cố điện áp. Đặc tính I-V và diode chỉnh lưu

bạn đến. trung bình m ax = 1,045U

Trong một số ứng dụng thực tế, bộ chuyển đổi thyristor được sử dụng để chỉnh lưu dòng điện xoay chiều và điều khiển trơn tru năng lượng truyền đến tải. Đồng thời, dòng điều khiển nhỏ giúp điều khiển được dòng tải lớn.

Một ví dụ về bộ chỉnh lưu thyristor điều khiển công suất đơn giản nhất được thể hiện trong hình. 7.10.

Cơm. 7.10. Mạch chỉnh lưu Thyristor

Trong bộ lễ phục. Hình 7.11 trình bày sơ đồ thời gian giải thích nguyên lý điều chỉnh giá trị trung bình của điện áp chỉnh lưu.

Cơm. 7.11. Sơ đồ định thời hoạt động của bộ chỉnh lưu thyristor

Trong mạch này, người ta giả định rằng điện áp đầu vào Uin cho thyristor có thể điều chỉnh được tạo ra, ví dụ, bằng bộ chỉnh lưu toàn sóng. Nếu các xung điều khiển U y có biên độ đủ được cung cấp vào đầu mỗi nửa chu kỳ (phần o-a trong sơ đồ U out), thì điện áp đầu ra sẽ lặp lại điện áp của bộ chỉnh lưu toàn sóng. Nếu bạn dịch chuyển các xung điều khiển đến giữa mỗi nửa chu kỳ thì các xung đầu ra sẽ có thời lượng bằng 1/4 nửa chu kỳ (phần b-c). Sự dịch chuyển thêm của các xung điều khiển sẽ dẫn đến việc giảm thêm biên độ trung bình của các xung đầu ra (phần d – e).

Do đó, bằng cách áp dụng các xung điều khiển cho thyristor bị lệch pha so với điện áp đầu vào, bạn có thể biến điện áp (dòng điện) hình sin thành một chuỗi xung có thời lượng, biên độ và cực tính bất kỳ, nghĩa là bạn có thể thay đổi hiệu dụng giá trị của điện áp (dòng điện) trong phạm vi rộng.

7.3 Bộ lọc khử răng cưa

Các mạch chỉnh lưu được xem xét giúp có thể thu được điện áp xung đơn cực, không phải lúc nào cũng áp dụng được để cấp nguồn cho các thiết bị điện tử phức tạp, vì do xung lớn, chúng dẫn đến hoạt động không ổn định.

Để giảm đáng kể gợn sóng, các bộ lọc làm mịn được sử dụng. Tham số quan trọng nhất của bộ lọc làm mịn là hệ số làm mịn S, được xác định theo công thức S= 1 / 2, trong đó  1 và  2 lần lượt là các hệ số gợn sóng ở đầu vào và đầu ra của bộ lọc. Hệ số gợn sóng cho biết bộ lọc giảm gợn sóng bao nhiêu lần. Trong các mạch thực tế, hệ số gợn ở đầu ra bộ lọc có thể đạt giá trị 0,00003.

Các phần tử chính của bộ lọc là các phần tử phản ứng - điện dung và độ tự cảm (cuộn cảm). Trước tiên chúng ta hãy xem xét nguyên lý hoạt động của bộ lọc khử răng cưa đơn giản nhất, sơ đồ được hiển thị trong Hình. 7.12.

Cơm. 7.12. Mạch lọc làm mịn đơn giản nhất với bộ chỉnh lưu nửa sóng

Trong mạch này, việc làm trơn điện áp trên tải sau bộ chỉnh lưu diode nửa sóng VD được thực hiện bằng cách sử dụng tụ C mắc song song với tải R n.

Sơ đồ thời gian giải thích hoạt động của bộ lọc như vậy được hiển thị trong Hình 2. 7.13. Ở đoạn t1 – t2, điện áp đầu vào mở diode và nạp điện cho tụ điện. Khi điện áp đầu vào bắt đầu giảm, diode đóng lại cùng với điện áp tích lũy trên tụ Uc (phần t1 - t2). Trong khoảng thời gian này, nguồn điện áp đầu vào bị ngắt khỏi tụ điện và tải, tụ điện được phóng điện qua điện trở tải R n.

Cơm. 7.13. Sơ đồ thời gian hoạt động của bộ lọc với bộ chỉnh lưu nửa sóng

Nếu điện dung đủ lớn thì sự phóng điện của điện dung qua R n sẽ xảy ra với hằng số thời gian lớn  = R n C, do đó, điện áp trên tụ sẽ giảm nhỏ và hiệu ứng làm mịn sẽ rất đáng kể. Mặt khác, điện dung càng lớn thì đoạn t1 - t2 trong đó diode mở và dòng điện i chạy qua nó càng ngắn, tăng (đối với một dòng tải trung bình nhất định) khi chênh lệch t2 - t1 giảm. Chế độ hoạt động này có thể dẫn đến hỏng diode chỉnh lưu và hơn nữa, nó khá nặng đối với máy biến áp.

Khi sử dụng bộ chỉnh lưu toàn sóng, lượng gợn sóng ở đầu ra của bộ lọc điện dung giảm đi, do tụ điện nhỏ hơn trong khoảng thời gian giữa các lần xuất hiện xung, điều này được minh họa rõ trên hình 2. 7.14.

Cơm. 7.14. Bộ chỉnh lưu toàn sóng Làm mịn gợn sóng

Để tính độ lớn gợn sóng ở đầu ra của bộ lọc điện dung, chúng ta sẽ tính gần đúng độ gợn sóng của điện áp đầu ra bằng cách sử dụng đường cong dòng điện răng cưa, như trong Hình 2. 7.15.

Cơm. 7.15. Xấp xỉ điện áp gợn

Sự thay đổi điện tích trên tụ được tính bằng biểu thức

∆Q=∆UC=I n T 1,

trong đó T 1 là chu kỳ xung, I n là giá trị trung bình của dòng điện tải. Có tính đến thực tế là I n = I av / R n, chúng ta có được

Từ hình. 7.15 nó theo sau đó

trong trường hợp này, biên độ gấp đôi của xung được xác định bởi biểu thức

Bộ lọc cảm ứng cũng có đặc tính làm mịn và đặc tính làm mịn tốt nhất được tìm thấy trong các bộ lọc chứa điện cảm và điện dung được kết nối như trong Hình 2. 7.16.

Cơm. 7.16. Bộ lọc khử răng cưa với điện cảm và điện dung

Trong mạch này, điện dung của tụ điện được chọn sao cho điện kháng của nó nhỏ hơn đáng kể so với điện trở tải. Ưu điểm của bộ lọc như vậy là nó giảm độ gợn đầu vào ∆U xuống giá trị
, trong đó ω là tần số xung.

Trong thực tế, nhiều loại bộ lọc hình chữ F và hình chữ U đã trở nên phổ biến, các phương án xây dựng của chúng được trình bày trong Hình. 7.17.

Ở dòng tải thấp, bộ chỉnh lưu hình chữ F như trong Hình. hoạt động tốt. 7.16.

Cơm. 7.17. Tùy chọn xây dựng bộ lọc

Trong các sơ đồ quan trọng nhất, mạch lọc đa liên kết được sử dụng (Hình 7.17 d).

Thường thì cuộn cảm được thay thế bằng điện trở, điều này phần nào làm giảm chất lượng lọc nhưng lại giảm đáng kể giá thành của bộ lọc (Hình 7.17 b, c).

Đặc tính bên ngoài chính của bộ chỉnh lưu có bộ lọc là sự phụ thuộc của giá trị trung bình của điện áp đầu ra U cf (điện áp tải) vào giá trị trung bình của dòng điện đầu ra.

Trong các mạch đang xem xét, việc tăng dòng điện đầu ra dẫn đến giảm U av do tăng điện áp rơi trên cuộn dây máy biến áp, điốt, dây dẫn và các phần tử lọc.

Độ dốc của đặc tính bên ngoài tại một dòng điện trung bình nhất định được xác định thông qua điện trở đầu ra Rout, được xác định theo công thức:

Tôi cf – đã chỉ định. Giá trị Rout càng nhỏ thì điện áp đầu ra càng ít phụ thuộc vào dòng điện đầu ra, mạch chỉnh lưu có bộ lọc càng tốt. Trong bộ lễ phục. Hình 7.18 cho thấy sự phụ thuộc điển hình của Uav vào Iav đối với các tùy chọn lọc khác nhau.

Cơm. 7.18. Sự phụ thuộc điển hình của Uav vào Iav đối với các sơ đồ lọc khác nhau

Ngày xuất bản: 23/12/2017

Bạn có biết điện áp ngược là gì không?

Điện áp ngược

Điện áp ngược là một loại tín hiệu năng lượng được tạo ra khi đảo cực của dòng điện. Điện áp này thường xảy ra khi diode phân cực ngược được đặt vào, khiến diode phản ứng bằng cách hoạt động theo hướng ngược lại. Chức năng đảo ngược này cũng có thể tạo ra điện áp đánh thủng bên trong diode, vì điều này thường làm đứt mạch có điện áp được đặt vào.

Điện áp ngược xảy ra khi nguồn kết nối tín hiệu nguồn vào mạch được đặt theo cách đảo ngược. Điều này có nghĩa là nguồn dây dương được nối với đất hoặc dây dẫn âm của mạch điện và ngược lại. Việc truyền điện áp này thường không được dự định trước vì hầu hết các mạch điện không có khả năng xử lý điện áp.

Khi đặt điện áp tối thiểu vào mạch hoặc diode, nó có thể làm cho mạch hoặc diode hoạt động ngược lại. Điều này có thể gây ra phản ứng như động cơ quạt hộp quay không chính xác. Phần tử sẽ tiếp tục hoạt động trong những trường hợp như vậy.

Tuy nhiên, khi lượng điện áp đặt vào mạch quá lớn, tín hiệu cho mạch nhận được gọi là điện áp đánh thủng. Nếu tín hiệu đầu vào đã bị đảo ngược vượt quá điện áp cho phép để mạch duy trì, mạch có thể bị hỏng ngoài phần còn lại có thể sử dụng được. Điểm mà mạch bị hỏng liên quan đến giá trị điện áp đánh thủng. Điện áp đánh thủng này có một vài tên gọi khác, điện áp đỉnh ngược hoặc điện áp đánh thủng ngược.

Điện áp ngược có thể gây ra điện áp đánh thủng, điều này cũng ảnh hưởng đến hoạt động của các thành phần khác trong mạch. Ngoài các điốt gây hư hỏng và các chức năng của mạch điện áp ngược, nó còn có thể trở thành đỉnh điện áp ngược. Trong những trường hợp như vậy, mạch không thể chứa lượng điện năng đầu vào từ tín hiệu đã bị đảo ngược và có thể tạo ra điện áp đánh thủng giữa các chất cách điện.

Điện áp đánh thủng này có thể xảy ra trên các thành phần mạch điện, có thể gây hư hỏng các thành phần hoặc dây cách điện. Điều này có thể biến chúng thành dây dẫn tín hiệu và làm hỏng mạch bằng cách dẫn điện áp đến các phần khác nhau của mạch mà lẽ ra không nhận được, gây mất ổn định trong toàn mạch. Điều này có thể gây ra hồ quang điện áp từ bộ phận này sang bộ phận khác, cũng có thể đủ mạnh để đốt cháy các bộ phận mạch khác nhau và gây cháy.

bài chuyển hướng

Khỏe mạnh

Thi công cải tạo nội thất

Trong vòng đời của một tòa nhà, công việc cải tạo là cần thiết vào những giai đoạn nhất định để cập nhật nội thất. Hiện đại hóa cũng là cần thiết khi thiết kế hoặc chức năng nội thất tụt hậu so với thời hiện đại.

Xây dựng nhiều tầng

Có hơn 100 triệu đơn vị nhà ở ở Nga và hầu hết trong số đó là “nhà dành cho một gia đình” hoặc nhà tranh. Ở các thành phố, vùng ngoại ô và nông thôn, nhà riêng là loại hình nhà ở rất phổ biến.
Việc thực hiện thiết kế, xây dựng và vận hành các tòa nhà thường là nỗ lực tập thể giữa các nhóm chuyên gia và ngành nghề khác nhau. Tùy thuộc vào quy mô, độ phức tạp và mục đích của một dự án xây dựng cụ thể, nhóm dự án có thể bao gồm:
1. Nhà phát triển bất động sản cung cấp vốn cho dự án;
Một hoặc nhiều tổ chức tài chính hoặc nhà đầu tư khác cung cấp tài chính;
2. Cơ quan quy hoạch và quản lý địa phương;
3. Dịch vụ thực hiện ALTA/ACSM và khảo sát xây dựng xuyên suốt dự án;
4. Người quản lý tòa nhà điều phối nỗ lực của các nhóm tham gia dự án khác nhau;
5. Kiến trúc sư, kỹ sư được cấp giấy phép thiết kế công trình và lập hồ sơ xây dựng;

Ngày xuất bản: 23/12/2017

Bạn có biết điện áp ngược là gì không?

Điện áp ngược

bài chuyển hướng

Khỏe mạnh

Thi công cải tạo nội thất

Xây dựng nhiều tầng

D iốt- thiết kế đơn giản nhất trong dòng thiết bị bán dẫn vinh quang. Nếu bạn lấy một tấm bán dẫn, ví dụ như germanium, và đưa tạp chất chấp nhận vào nửa bên trái của nó và tạp chất cho vào nửa bên phải, thì ở một bên, bạn sẽ nhận được chất bán dẫn loại P, mặt khác, loại N. . Ở giữa tinh thể bạn sẽ nhận được cái gọi là Ngã ba P-N, như thể hiện trong Hình 1.

Hình tương tự cho thấy ký hiệu đồ họa thông thường của một diode trong sơ đồ: cực âm (điện cực âm) rất giống với dấu “-”. Sẽ dễ nhớ hơn theo cách đó.

Tổng cộng, trong một tinh thể như vậy có hai vùng có độ dẫn khác nhau, từ đó có hai đầu ra phát ra, do đó thiết bị thu được được gọi là điốt, vì tiền tố “di” có nghĩa là hai.

Trong trường hợp này, diode hóa ra là một chất bán dẫn, nhưng các thiết bị tương tự đã được biết đến trước đó: ví dụ, trong thời đại ống điện tử có một diode ống gọi là kenotron. Giờ đây, những điốt như vậy đã là lịch sử, mặc dù những người theo đuổi âm thanh “ống” tin rằng trong bộ khuếch đại ống, ngay cả bộ chỉnh lưu điện áp cực dương cũng phải dựa trên ống!

Hình 1. Cấu trúc diode và ký hiệu diode trên sơ đồ

Tại điểm nối của chất bán dẫn có độ dẫn P và N, hóa ra Ngã ba P-N, đó là cơ sở của tất cả các thiết bị bán dẫn. Nhưng không giống như một diode, chỉ có một chuyển tiếp, chúng có hai điểm nối P-N, và ví dụ, chúng bao gồm bốn điểm nối cùng một lúc.

Tiếp giáp P-N đứng yên

Ngay cả khi tiếp giáp P-N, trong trường hợp này là diode, không được kết nối ở bất cứ đâu, các quá trình vật lý thú vị vẫn xảy ra bên trong nó, được minh họa trong Hình 2.

Hình 2. Diode đứng yên

Ở vùng N có quá nhiều electron nên nó mang điện tích âm và ở vùng P điện tích dương. Các điện tích này cùng nhau tạo thành một điện trường. Vì các điện tích khác nhau có xu hướng hút nhau, các electron từ vùng N xâm nhập vào vùng P tích điện dương, lấp đầy một số lỗ trống. Kết quả của chuyển động đó là một dòng điện, mặc dù rất nhỏ (vài nanoampe), xuất hiện bên trong chất bán dẫn.

Kết quả của chuyển động này là mật độ của chất ở phía P tăng lên, nhưng đến một giới hạn nhất định. Các hạt thường có xu hướng lan tỏa đều trong toàn bộ thể tích của một chất, cũng giống như mùi nước hoa lan tỏa khắp phòng (khuếch tán) nên sớm muộn gì các electron cũng quay trở lại vùng N.

Nếu đối với hầu hết người tiêu dùng điện, hướng của dòng điện không quan trọng - bóng đèn sáng lên, gạch nóng lên, thì đối với một diode, hướng của dòng điện đóng một vai trò rất lớn. Chức năng chính của diode là dẫn dòng điện theo một hướng. Đặc tính này được cung cấp bởi ngã ba P-N.

Xoay ngược lại diode

Nếu một nguồn điện được nối với một diode bán dẫn, như trong Hình 3, thì sẽ không có dòng điện nào đi qua điểm nối P-N.

Hình 3. Kết nối ngược diode

Như có thể thấy trên hình, cực dương của nguồn điện được nối với vùng N và cực âm được nối với vùng P. Kết quả là các electron từ vùng N lao về cực dương của nguồn. Đổi lại, các điện tích dương (lỗ trống) trong vùng P bị hút bởi cực âm của nguồn điện. Do đó, trong khu vực tiếp giáp P-N, như có thể thấy trong hình, một khoảng trống được hình thành, đơn giản là không có gì để dẫn dòng điện, không có hạt mang điện.

Khi điện áp của nguồn điện tăng lên, các electron và lỗ trống ngày càng bị điện trường của pin thu hút, trong khi ở vùng tiếp giáp P-N ngày càng có ít hạt mang điện. Do đó, khi chuyển mạch ngược, không có dòng điện chạy qua diode. Trong những trường hợp như vậy, người ta thường nói rằng Diode bán dẫn bị khóa điện áp ngược.

Sự gia tăng mật độ vật chất gần các cực của pin dẫn đến sự xuất hiện của sự khuếch tán, - mong muốn phân bố vật chất đồng đều trong toàn bộ khối lượng. Đây là điều xảy ra khi pin bị ngắt kết nối.

Dòng điện ngược điốt bán dẫn

Đây là lúc đã đến lúc phải nhớ đến các phương tiện truyền thông không chính thống thường bị lãng quên. Thực tế là ngay cả ở trạng thái đóng, một dòng điện nhỏ chạy qua diode, được gọi là dòng điện ngược. Cái này hiện tại ngược và được tạo ra bởi các sóng mang nhỏ, có thể di chuyển giống hệt như các sóng mang chính, chỉ theo hướng ngược lại. Đương nhiên, chuyển động như vậy xảy ra dưới điện áp ngược. Dòng điện ngược thường nhỏ do số lượng hạt tải điện thiểu số ít.

Khi nhiệt độ của tinh thể tăng lên, số lượng hạt tải điện thiểu số tăng lên, dẫn đến dòng điện ngược tăng lên, có thể dẫn đến phá hủy tiếp giáp P-N. Vì vậy, nhiệt độ hoạt động của các thiết bị bán dẫn - điốt, bóng bán dẫn, vi mạch bị hạn chế. Để tránh quá nhiệt, các điốt và bóng bán dẫn mạnh mẽ được lắp đặt trên các bộ tản nhiệt - Bộ tản nhiệt.

Bật diode theo chiều thuận

Thể hiện trong hình 4.

Hình 4. Kết nối trực tiếp của diode

Bây giờ chúng ta hãy thay đổi cực tính của nguồn: nối cực âm với vùng N (cực âm) và cực dương với vùng P (cực dương). Với sự bao gồm này trong vùng N, các electron sẽ bị đẩy khỏi cực âm của pin và di chuyển về phía tiếp giáp P-N. Ở vùng P, các lỗ tích điện dương sẽ bị đẩy ra khỏi cực dương của pin. Các electron và lỗ trống lao về phía nhau.

Các hạt tích điện có cực tính khác nhau tập trung gần điểm nối P-N và xuất hiện một điện trường giữa chúng. Do đó, các electron vượt qua tiếp giáp P-N và tiếp tục di chuyển qua vùng P. Trong trường hợp này, một số electron tái hợp với các lỗ trống, nhưng phần lớn chúng lao về cực dương của pin, dòng điện Id chạy qua diode.

Dòng điện này được gọi là dòng điện một chiều. Nó bị giới hạn bởi dữ liệu kỹ thuật của diode, một giá trị tối đa nhất định. Nếu vượt quá giá trị này thì có nguy cơ hỏng diode. Tuy nhiên, cần lưu ý rằng hướng của dòng điện thuận trong hình trùng với hướng được chấp nhận rộng rãi, ngược lại với hướng chuyển động của các electron.

Cũng có thể nói rằng khi bật theo hướng thuận, điện trở của diode tương đối nhỏ. Khi bật ngược lại, điện trở này sẽ lớn hơn rất nhiều lần, không có dòng điện chạy qua diode bán dẫn (dòng ngược không đáng kể không được tính đến ở đây). Từ tất cả những điều trên, chúng ta có thể kết luận rằng diode hoạt động giống như một van cơ học thông thường: quay theo một hướng - nước chảy, quay theo hướng khác - dòng chảy đã dừng lại. Đối với thuộc tính này, diode nhận được tên cổng bán dẫn.

Để hiểu chi tiết tất cả các khả năng và tính chất của một diode bán dẫn, bạn nên làm quen với nó đặc tính volt ampe. Bạn cũng nên tìm hiểu về các thiết kế diode và đặc tính tần số, ưu điểm và nhược điểm khác nhau. Điều này sẽ được thảo luận trong bài viết tiếp theo.

Các thông số cơ bản của điốt- đây là dòng điện thuận của diode (I pr) và điện áp ngược tối đa của diode (U vòng quay). Đây là những điều bạn cần biết nếu nhiệm vụ là phát triển bộ chỉnh lưu mới cho nguồn điện.

Dòng diode chuyển tiếp

Dòng diode chuyển tiếp có thể được tính toán dễ dàng nếu biết tổng dòng điện mà tải của nguồn điện mới sẽ tiêu thụ. Sau đó, để đảm bảo độ tin cậy, cần phải tăng giá trị này lên một chút và bạn sẽ có được dòng điện mà bạn cần chọn một diode cho bộ chỉnh lưu. Ví dụ, nguồn điện phải chịu được dòng điện 800 mA. Do đó, chúng tôi chọn một diode có dòng điện chuyển tiếp là 1A.

Điện áp ngược điốt

Tối đa điện áp ngược diode- đây là thông số không chỉ phụ thuộc vào giá trị của điện áp xoay chiều ở đầu vào mà còn phụ thuộc vào loại bộ chỉnh lưu. Để giải thích tuyên bố này, hãy xem xét các số liệu sau đây. Chúng hiển thị tất cả các mạch chỉnh lưu cơ bản.

Cơm. 1

Cơm. 2

Hình 2 cho thấy bộ chỉnh lưu toàn sóng có đầu ra điểm giữa. Trong đó, cũng như phần trước, điốt phải được chọn có điện áp ngược cao gấp 3 lần giá trị đầu vào hiệu dụng.