ДИОДА КАО ПРЕКИДАЧ

1. ДИОДА КАО ПРЕКИДАЧ

2. ОСНОВНИ ПРИНЦИПИ Основна намена прекидача у електричним колима је да затвара и прекида струјна кола. У „затвореном“ положају прекидач мора да има што мању отпорност, у „отвореном“ што већу. Наравно, идеалне вредности R = 0 и R = ∞ не могу бити достигнуте помоћу електронских прекидача.

3. Најједноставнији електронски прекидач је диода, при чему се користи чињеница да она има малу оторност када је директно поларисана, а веома велику када је инверзно поларисана. На слици 1 приказано је најједноставније коло са диодом као прекидачем.

5. Код овакве врсте прекидача диода и потрошач везани су редно, кроз њих тече иста струја, на основу другог Кирхофовог закона, важи једнакост: US = UD + URL Када је напон US позитиван диода D је проводна, њена отпорност RFје мала, напон на њеним крајевима је UD = UF (око 0,7 – 0,8V) и протиче директна струја IF. Напон на потрошачу RLприближно је једнак напону USи важи следећа једначина: US = RL ∙ IF + UF

6. Када је напон USнегативан диода D је непроводна, њена отпорност RRје велика, инверзни напон на њеним крајевима је UR = USи протиче инверзна струја засићења IR, која се може занемарити. Напон на потрошачу RLприближно је једнак нули и важи следећа једначина: US = RL ∙ IR + UR

7. Као прекидачке диоде користе се универзалне или специјалне прекидачке диоде. Уколико релативно висок напон прага силицијумске диоде ствара проблеме може се употребити тачкаста германијумска диода, која ће са друге стране имати мању максималну струју у проводном смеру.

8. Треба водити рачуна да следеће величине не буду прекорачене: - максимални инверзни напон URM; - максимална директна струја IFM; - максимална температура споја θJmax; - максимална снага дисипације Ptot; - минимално време опоравка trrmin.

9. Снага дисипације код диоде која ради у прекидачком режиму зависи од таласног облика напона. Када је то правоугаони напон од важности је однос g = tp/T, tp време када је напон позитиван и диода проводна, а Т је периода побудног напона. За снагу дисипације тада важи: Ploss = UF ∙ IF ∙ g

10. Диода као прекидач највише се користи у неким логичким колима и у колима за уобличавање и ограничавање напона. Нека од кола за ограничавање и за уобличавање напона биће описана у наставку.

11. КОЛА ЗА ОГРАНИЧАВАЊЕ НАПОНА

12. Намена напонских ограничавача је да „одсеку“ напонске вредности изнад или испод некок напонског нивоа. Слика 2:Ограничавач напона за одсецање напонских пикова који се појављују на већим амплитудама, са временским дијаграмима улазног и излазног напона

13. У колу на слици 2 диода D ће бити проводна када је улазни напон uin већи од збира напона Ub и напона прага провођења диоде. Тада је, наиме, анода диоде за праг напона на већем потенцијалу у односу на потенцијал катоде. Због тога ће се излазни напон држати на нивоу збира напона батерије и напона диоде, а правилним избором вредности одсећи се високофреквентне сметње суперпониране на висок ниво улазног напона. Уместо батерије користи се више серијски везаних диода или једна Ценерова диода.

14. Коло на слици 3 је такође коло за ограничавање напона, али се то ограничење односи на низак напонски ниво. Улазни напон има суперпониран ВФ шум, али се то односи на низак ниво напона. Колом на слици ове сметње могу се потиснути, односно елиминисати. Две серијски везане диоде дозвољавају напон на отпорнику R само када је напон на улазу већи од збира два напона праг провођења диоде. На тај начин потиснуће се поменуте сметње, јер се на улазу налазе испод нивоа збира два напона праг провођења диода.

16. Диода се може користити и у колима за уобличавање напона. На слици 4 је једно такво коло са припадајућим времанским дијаграмима напона. C + + D R uout uin t uin t uout Слика 4 Диодно коло за уобличавање напона, са временским дијаграмима улазног напона (горе), излазног напона без диоде (у средини) и са диодом (доле) uout -UF t

17. Кондензатор и отпорник чине пасивно коло за диференцирање. Ако се на улаз таквог кола доведе поворка правоугаоних импулса и ако је временска константа кола (производ C ∙ R) доста мала, на излазу кола добиће се низ наизменично поређаних позитивних и негативних шиљастих импулса. Уколико се паралелно отпорнику веже диода као што је приказано на слици, она ће бити проводна када су на излазу негативни импулси и ограничаваће њихову амплитуду на вредност напона проводне диоде, што се најчешће може занемарити. Обрнуто везана диода „одсећи ће“ позитивне импулсе. Овакви импулси често се користе код тзв. бројачких кола у дигиталној електроници.