Diody półprzewodnikowe i ich zastosowanie
Download
1 / 38

Zlacze pn Polaryzacja zlacza Charakterystyki pradowo-napieciowe diody Parametry techniczne diod Prostowniki - PowerPoint PPT Presentation


  • 277 Views
  • Uploaded on

Diody półprzewodnikowe i ich zastosowanie. Złącze pn Polaryzacja złącza Charakterystyki prądowo-napięciowe diody Parametry techniczne diod Prostowniki. ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA – Jakub Dawidziuk wtorek, 10 czerwca 2014. Rodzaje przyrządów półprzewodnikowych.

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'Zlacze pn Polaryzacja zlacza Charakterystyki pradowo-napieciowe diody Parametry techniczne diod Prostowniki' - raine


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript

Diody półprzewodnikowe i ich zastosowanie

  • Złącze pn

  • Polaryzacja złącza

  • Charakterystyki prądowo-napięciowe diody

  • Parametry techniczne diod

  • Prostowniki

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA – Jakub Dawidziuk wtorek, 10 czerwca 2014


Rodzaje przyrz d w p przewodnikowych
Rodzaje przyrządów półprzewodnikowych

Rozwój elektroniki był i jest ściśle związany z rozwojem przyrządów półprzewodnikowych, osiąganiem przez nie większych prądów przewodzenia, wyższych napięć blokujących i korzystniejszych parametrów dynamicznych. Przyrządy półprzewodnikowe można podzielić na trzy zasadnicze grupy: przyrządy jonowe, elektronowei półprzewodnikowe.

  • jonowe to prostowniki rtęciowe, ignitrony i tyratrony,

  • elektronowe to diody i triody próżniowe,

  • półprzewodnikowe to diody półprzewodnikowe, tranzystory bipolarne, tyrystory konwencjonalne, tyrystory wyłączalne, tranzystory polowe mocy, tranzystory IGBT, ulepszone przyrządy mocy sterowane napięciowo, układy scalone analogowe i cyfrowe.


P przewodniki
Półprzewodniki

Wykorzystanie materiałów półprzewodnikowych spowodowało rozwój przemysłu elektronicznego dzięki produkcji takich przyrządów półprzewodnikowych jak diody, tranzystory i układy scalone. Atomy węgla, germanu i krzemu posiadają cztery elektrony w paśmie walencyjnym. Znajdują się one pomiędzy metalami i niemetalami i nazywają się półprzewodnikami. Oporność właściwa półprzewodników jest dużo większa niż metali i dużo mniejsza niż dielektryków.

Podstawowym materiałem stosowanym przy produkcji elementów półprzewodnikowych jest krzem.

Oporność właściwa: german 45 Ωcm, krzem 230 000 Ωcm, węgiel 0,35 Ωcm.






Charakterystyka pr dowo napi ciowa diody
Charakterystyka prądowo-napięciowa diody w złączu

Zakres przebicia

Zakres przewodzenia


Charakterystyka prądowo-napięciowa diody w złączu

UWAGA: skale osi prądu i napięcia dla kierunku przewodzenia i zaporowego sąróżne!!


Charakterystyka diody germanowej i krzemowej
Charakterystyka diody germanowej w złączui krzemowej


WYDZIAŁ ELEKTRYCZNY w złączu

POLITECHNIKA BIAŁOSTOCKA

Temat i plan wykładu

  • Prostowniki

  • Prostowniki jednofazowych

  • Prostowniki trójfazowe

  • Zastosowania prostowników

ELEKTROTECHNIKA I ELEKTRONIKA – Jakub Dawidziuk wtorek, 10 czerwca 2014


Zasilacze napięcia stałego w złączu

Zasilacz napięcia (prądu) stałego - transformatorowy, zbudowany jest z: transformatora zmieniającego napięcie zasilające (np. 230 V) na żądane napięcie (np. 12 V). Napięcie to jest prostowane poprzez diodę (prostownik półokresowy), lub mostek Graetza składający się z czterech diod (prostownik pełnookresowy). Wyprostowane napięcie może być wygładzone poprzez filtry składające się z cewki, opornika, dławika i kondensatorów elektrolitycznych i stabilizowane za pomocą scalonych układów stabilizujących.

Popularne zasilacze transformatorowe występują najczęściej w obudowie zawierającej wtyk sieciowy i są wkładane bezpośrednio do gniazda sieciowego.



Prostowniki
Prostowniki w złączu

  • Prostownik jest układem przekształcającym napięcie przemienne na napięcie jednego znaku, które po dalszym odfiltrowaniu może być zamienione na napięcie stałe.

  • Najczęściej wejściowym napięciem przemiennym jest napięcie sieciowe:

  • 230 V, 50 Hz – prostowniki jednofazowe;

  • 400 V, 50 Hz – prostowniki trójfazowe.


Prostowniki jednofazowe i tr jfazowe
Prostowniki jednofazowe i trójfazowe w złączu

  • prostowniki przekształcają napięcie przemienne na napięcie stałe,

  • wartość stałego napięcia wyjściowego jest regulowana przez ustalenie odpowiedniego wejściowego napięcia przemiennego,

  • dzielone są na układy jednopołówkowe (półokresowe, jednopulsowe) i dwupołówkowe (całookresowe, dwupulsowe),

  • prostowniki jednofazowe i trójfazowe,

  • prostowniki wielofazowe,

  • prostowniki sterowane.


Symbole prostownik w
Symbole prostowników w złączu

Symbol prostownika mostkowego (po lewej) i prostownika (po prawej) używane w schematach blokowych



Zastosowanie prostownik w
Zastosowanie prostowników w złączu

Prostowniki są stosowane w energetyce, zasilaniu maszyn i urządzeń (np. w elektrowozach), w galwanotechnice oraz w większości urządzeń elektronicznych zasilanych z sieci energetycznej lub jakimkolwiek napięciem przemiennym (np. układy elektryczne samochodów). Prostownikiem jest również detektor diodowy wykorzystywany do detekcji sygnału radiowego zmodulowanego modulacja amplitudy AM lub modulacja częstotliwości FM.

Nazwa ''prostownik'' jest używana również w języku potocznym jako określenie ładowarki akumulatorów samochodowych. (Technicznie nie jest to jednak określenie poprawne, ponieważ ładowarki takie składają się z transformatora, prostownika właściwego (często sterowanego), układu regulującego, itd.)


Prostownik jednopo wkowy obci enie r
Prostownik jednopołówkowy obciążenie R w złączu

  • podczas dodatniej półfali dioda przewodzi,

  • podczas ujemnej półfali dioda jest blokowana,

  • kształt prądu diody powtarza kształt napięcia na obciążeniu.


Prostownik jednopo wkowy rc
Prostownik jednopołówkowy RC w złączu

f=50 Hz jednopołówkowy

f=100 Hz dwupołówkowy


Adowanie baterii z prostownika jednopo wkowego
Ładowanie baterii z prostownika jednopołówkowego w złączu

  • dioda przewodzi jeżeli wartości chwilowe napięcia wejściowego przekroczą napięcie baterii,

  • dioda jest blokowana w czasie kiedy wartości chwilowe napięcia zasilającego są niższe od napięcia baterii,

  • kształt prądu diody powtarza kształt napięcia wymuszającego jego przepływ.

(b) Przebiegi napięć i prądu


Prostownik mostkowy pe nookresowy dwupulsowy
Prostownik mostkowy pełnookresowy (dwupulsowy) w złączu

  • może być użyty bez transformatora

  • diody przewodzą podczas dodatnich i ujemnych półfal napięcia zasilającego,

  • pojemność kondensatora filtrującego dwa razy mniejsza niż w 1f, dla tych samych Io i ΔU (dlaczego?)


Prostownik mostkowy pe nookresowy dwupulsowy z transformatorem
Prostownik mostkowy pełnookresowy (dwupulsowy) z transformatorem

N

zero sieci

masa elektroniki


Prostownik napi symetrycznych
Prostownik napięć symetrycznych transformatorem

  • na wyjściu napięcia symetryczne względem masy (dodatnie i ujemne o jednakowej wartości bezwzględnej),

  • dobra sprawność ponieważ wykorzystywane są obie połówki okresu sygnału wejściowego we wszystkich uzwojeniach transformatora.


Prostownik tr jfazowy jednopo wkowy
Prostownik trójfazowy jednopołówkowy transformatorem

Prostowniki trójfazowe charakteryzują się one znacznie mniejszym tętnieniem napięcia wyjściowego niż prostowniki jednofazowe.

Jednopołówkowe

Trójfazowy prostownik jednopołówkowy może działać tylko w układzie trójfazowym z przewodem neutralnym. Oznacza to, że układ źródeł napięcia (lub uzwojeń wtórnych transformatora) musi być połączony w gwiazdę (połączenie w trójkąt nie posiada przewodu zerowego).


Prostownik tr jfazowy dwupo wkowy
Prostownik trójfazowy dwupołówkowy transformatorem

Trójfazowy prostownik dwupołówkowy może być stosowany w dowolnym układzie napięcia trójfazowego - zarówno z przewodem neutralnym jak i bez niego. Napięcie wyjściowe wykazuje bardzo małe tętnienie (w porównaniu do prostowników opisanych powyżej). Energia źródeł zasilania jest wykorzystywana w największym zakresie, co jest szczególnie istotne w przypadku urządzeń dużej mocy, jak np. spawarki transformatorowe. Często prostowniki w tego typu urządzeniach posiadają możliwość sterowania wartością prądu wyjściowego.


Diody Zenera. Stabilizatory parametryczne. transformatorem

Stabilizatory parametryczne stosowane są zazwyczaj tylko przy małych mocach wyjściowych i niezbyt wygórowanych wymaganiach jakościowych. Charakteryzują się one małą sprawnością , a ich współczynniki stabilizacji mają umiarkowaną wartość przy zmianach obciążenia i napięcia wejściowego.

Wartość napięcia stabilizowanego jak i prądu wyjściowego zależą głównie od parametrów elementu nieliniowego. Jest to istotna wada tego typu układów ponieważ w przypadku konieczności zmiany tych wielkości, konieczna jest wymiana elementu nieliniowego (diody Zenera).



Diody stabilizacyjne transformatorem


Charakterystyki diod zenera 8 04 2010
Charakterystyki diod Zenera transformatorem8.04.2010

Pzmax = Izmax Uz


Rezystancja r niczkowa
Rezystancja różniczkowa transformatorem



Najprostszym stabilizatorem napięcia jest układ z wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.Zmiany napięcia wejściowego ΔUwe pociągają za sobą zmiany prądu diody ΔID, to jednak nie pociąga za sobą dużych zmian napięcia wyjściowego ΔUwy. Można przyjąć, że pozostaje ono stałe i równe napięciu Zenera UZ.


Warto ci katalogowe

Wartości katalogowe wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.

UZ - napięcie Zenera

rz - rezystancja różniczkowa (Zenera)

Izmax - prąd maksymalny

Pzmax – maksymalna moc rozproszenia

Pzmax = Izmax Uz


Stabilizator z diod zenera zasilany z sieci
Stabilizator z diodą Zenera zasilany z sieci wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.


Obudowy diod zenera
Obudowy diod Zenera wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.

metalowe


Z cze metal p przewodnik dioda schottky ego
Złącze metal-półprzewodnik dioda Schottky’ego wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.

  • Po „zetknięciu metalu i półprzewodnika” układ dąży do równowagi termodynamicznej poprzez przegrupowanie e-.

  • Ponieważ Wme > Wpp , to wiecej e- będzie przepływać z pp do me niż odwrotnie.

  • po stronie me pojawia się cienka warstwa ładunku ujemnego, a po stronie pp znacznie szersza warstwa ładunku dodatniego, dipolowa warstwa ładunku przestrzennego

  • bariera potencjału jest równa różnicy potencjałów wyjścia elektronów (Vme – Vpp)

  • złacze prostujace => dioda Schottky’ego

A

K


Z cze metal p przewodnik
Złącze metal-półprzewodnik wykorzystaniem diody Zenera. Takie i podobne układy nazywane są również stabilizatorami parametrycznymi.


ad