Dioda prostownicza PN

Stosowana jest w układach prostowniczych małej częstotliwości różnego typu zasilaczy. Można wyróżnić diody małej (P_TOT <100W), średniej mocy (P_TOT<1kW). W układach mocy (energetycznych, P_TOT >1KW) stosowane są diody PiN. Podstawowe parametry:

• U_RWM - dopuszczalne napięcie wsteczne,

• U_RSM - dopuszczalne szczytowe napięcie wsteczne,

• U_TH – napięcie progowe

• I₀ max (I_AV) - dopuszczalny prąd stały,

• I_FSM - niepowtarzalny szczytowy prąd przewodzenia,

• Tj max - temperatura złącza,

• Ptot – maksymalna dopuszczalna moc strat,

a)	b)

Rys. 1 a)Dioda prostownicza, b)Charakterystyka statyczna diody prostowniczej

Dla celów wstępnej analizy można wykorzystać schemat zastępczy diody przedstawiony na rysunku 2. Schemat ten nazywany również bywa modelem odcinkowo liniowym diody. Analizując charakterystykę statyczną diody można wyróżnić trzy podstawowe obszary pracy: przewodzenia diody (U_D>U_TH), blokowania (U_RWM<U_D<U_TH) i przebicia wstecznego (U_D<U_RWM).

Rys. 2 Schemat zastępczy diody i jej charakterystyka aproksymowana odcinkowo

Złączem p-n nazywane jest złącze dwóch półprzewodników niesamoistnych o różnych typach przewodnictwa: p i n.

W obszarze typu n (negative) nośnikami większościowymi są elektrony (ujemne). Atomy domieszek (donory) pozostają unieruchomione w siatce krystalicznej. Analogicznie w obszarze typu p(positive) nośnikami większościowymi są dziury o ładunku elektrycznym dodatnim. Atomy domieszek są tu akceptorami. W półprzewodnikach obu typów występują także nośniki mniejszościowe przeciwnego znaku niż większościowe; koncentracja nośników mniejszościowych jest dużo mniejsza niż większościowych. Obszar o mniejszej koncentracji domieszek znajdujący się pomiędzy kontaktem złącza a warstwą zubożoną nazywany jest bazą^[1].

Zależność prądu płynącego przez złącze od napięcia

• czerwony (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - , złącze praktycznie nie przewodzi, prąd jest bardzo mały;

• niebieski (polaryzacja w kierunku przewodzenia) - , złącze przewodzi, wraz ze wzrostem napięcia prąd znacząco rośnie;

• zielony (polaryzacja w kierunku zaporowym) - płynie niewielki prąd unoszenia;

• żółty (polaryzacja w kierunku zaporowym) - przebicie lawinowe lub Zenera, prąd gwałtownie rośnie.

Dioda prostownicza – dioda przeznaczona głównie do prostowania prądu przemiennego, jej główną cechą jest możliwość przewodzenia prądu o dużym natężeniu.

Głównymi parametrami diod prostowniczych jest maksymalne dopuszczalne napięcie wsteczne (napięcie pomiędzy anodą i katodą w stanie zatkania) i maksymalny prąd przewodzenia, parametry te określają możliwość użycia diody w konkretnym zastosowaniu. Innymi parametrami ważnymi w tego rodzaju zastosowaniach jest maksymalny prąd chwilowy (określający odporność na przeciążenia), maksymalna moc tracona na diodzie, czas odzyskiwania zdolności zaworowej (wyznacza maksymalną częstotliwość prądu prostowanego).

Najpopularniejszym zastosowaniem diody prostowniczej jest prostowanie napięcia o częstotliwości sieciowej, czyli w Polsce 50 Hz.

Spotykane w praktyce zakresy pracy diod prostowniczych obejmują prądy o wartości od kilku mA (miliamperów) do kilku kA (kiloamperów) i napięcia od kilku V (woltów) do kilkudziesięciu kV (kilowoltów). Mogą być wykonywane w postaci półprzewodnikowych diod złączowych (ze złączem p-n) lubdiod Schottky'ego (ze złączem metal-półprzewodnik) gdy liczy się szybkość diody, oraz lamp elektronowych np. dioda próżniowa i gazotron.