הדיודה היא פשוטה מכשיר מוליכים למחצה הכולל שתי שכבות, שני מסופים וצומת יחיד. צומת דיודות רגילות יכול להיווצר באמצעות מוליכים למחצה כמו סוג p ו- n. הטרמינל מסוג p נקרא אנודה ואילו הטרמינל מסוג n ידוע בשם הקתודה. יש הבדל מיני דיודות זמינים בשוק. לכל סוג יש את היישום שלו. מאמר זה דן בסקירה כללית של דיודת ההספק. באופן אידיאלי, לדיודה אין זמן התאוששות הפוך. אבל עלות התכנון של דיודה כזו עשויה להשתנות. ביישומים שונים, אפקט זמן ההחלמה ההפוך אינו חשוב ולכן ניתן להשתמש גם בדיודות בעלות נמוכה.
מהי דיודת כוח?
הַגדָרָה: ל דיודה שיש לו שני מסופים כמו אנודה וקתודה ושתי שכבות כמו P & N, המשמשים ב- אלקטרוניקה כוח מעגלים מכונה דיודת הספק. דיודה זו מורכבת יותר בבנייה וגם בתפעול מכיוון שמכשיר הספק נמוך צריך לשנות כדי להפוך אותם למתאימים ביישומי הספק גבוה.
דיודת חשמל
בכוח מעגלים אלקטרונים , לדיודה זו תפקיד מהותי. זה יכול לשמש כמיישר במעגלי ממיר, מעגלי ויסות מתח, דיודת flyback / freewheeling , הגנה על מתח הפוך וכו '.
דיודות אלו קשורות לדיודות איתות פרט לפער קל בבנייתו. רמת הסמים בדיודת האות עבור שכבת P ושכבת N זהה ואילו, בדיודות הספק, הצומת יכול להיווצר בין שכבת P + מסוממת בכבדות ושכבת N מסוממת קלות.
בְּנִיָה
בניית דיודה זו כוללת שלוש שכבות כמו שכבת P +, שכבה n - ושכבת n +. כאן השכבה העליונה היא שכבת P +, היא מסוממת בכבדות. השכבה האמצעית היא n- שכבה, היא מסוממת קלות והשכבה האחרונה היא n + שכבה, והיא מסוממת בכבדות.
בניית דיודות כוח
כאן שכבת p + משמשת כאנודה, עובי שכבה זו הוא 10 מיקרומטר ורמת הסמים היא 1019ס'מ-3.
שכבת n + משמשת כקטודה, עובי שכבה זו הוא 250-300 מיקרומטר ורמת הסמים היא 1019ס'מ-3.
שכבת ה- n פועלת כשכבה אמצעית / שכבת סחיפה, עובי שכבה זו תלוי בעיקר בשכבה מתח פירוק ורמת הסמים היא 1014ס'מ-3. ברגע שרוחב השכבה הזה גדל ואז מתח פירוק יוגדל.
עקרון עבודה של דיודות כוח
עקרון העבודה של דיודה זו דומה לנורמלי דיודת צומת PN . כאשר המתח של מסוף האנודה גבוה מהמתח של מסוף הקתודה, הדיודה מוליכה. טווח ירידת מתח ההולכה בדיודה זו קטן מאוד כ 0.5V - 1.2V. במצב זה, הדיודה עובדת כמאפיין קדימה.
אם מתח הקתודה גבוה ממתח האנודה, הדיודה מתפקדת כמצב חסימה. במצב זה, הדיודה מתפקדת כמו המאפיין ההפוך.
סוגי דיודות הספק
הסיווג של דיודות אלה יכול להיעשות על סמך זמן ההחלמה ההפוך, תהליך הייצור וחדירת אזור הדלדול במצב של הטיה הפוכה.
דיודות הספק תלויות בזמן ההחלמה ההפוך וכן בתהליך הייצור מסווגות לשלושה סוגים כגון
- דיודות למטרות כלליות
- דיודות התאוששות מהירה
- דיודות שוטקי
דיודות למטרות כלליות
לדיודות אלה יש זמן התאוששות הפוך עצום בסביבות 25μs ולכן הם ישימים בתדרים נמוכים (עד 1 קילוהרץ) ופעולות במהירות נמוכה (עד 1- קילוהרץ).
דיודות התאוששות מהירה
לדיודות אלה יש פעולת התאוששות מהירה בשל זמן ההתאוששות ההפוך הקטן מאוד שלהם מ- 5μs, המשמש ביישומי מיתוג מהירים.
דיודות שוטקי
אנא עיין בקישור זה למידע נוסף אודות דיודות שוטקי
דיודות ההספק בהתאם לחדירת אזור הדלדול הן במצב מוטה הפוך מסווגות לשני סוגים כגון
- אגרוף דיודות
- ללא ניקוב דיודות
אגרוף דיודות
דיודה, שם רוחב אזור הדלדול בפירוק נכנס לשכבת n +, מכונה דיודה חוררת.
ללא ניקוב דיודות
דיודה שבה רוחב אזור הדלדול בפירוק אינו עובר לשכבת n + הסמוכה נקראת בדרך כלל דיודות שאינן נוקבות.
במצב זה, רוחב אזור הסחף הוא נוסף מהרוחב הגבוה ביותר של אזור הדלדול, ולכן אזור הדלדול אינו יכול להיכנס לשכבת n + הסמוכה.
כיצד לבחור?
בחירת דיודת ההספק יכולה להיעשות על בסיס מתח IF (זרם קדימה) ו- VRRM (שיא ההפוך).
דיודות אלה מוגנות באמצעות מעגלים סנוביים מהקוצים של מתח יתר. זה עלול להתרחש תוך כדי תהליך של התאוששות הפוכה. מעגל סנבר המשמש לדיודת הספק כולל בעיקר נגד וקבל שמחובר במקביל לדיודה.
מאפייני V-I
מאפייני ה- V-I של דיודת הספק מוצגים להלן. ברגע שהמתח קדימה גדל אז הזרם הקדמי יוגדל באופן ליניארי.
כמות פחותה במיוחד של דליפה הנוכחית תספק במצב ההטיה ההפוכה. זרם זה אינו תלוי במתח ההפוך המופעל.
זרם הדליפה מספק בעיקר בגלל מובילי המטען המיעוטים בדיודה. כאשר המתח ההפוך מקבל את מתח הפירוק ההפוך, אז תתרחש התמוטטות של מפולת. כאשר מתרחשת ההתמוטטות לאחור, גם הזרם ההפוך יוגדל בצורה דרסטית עם פחות עלייה במתח ההפוך. ניתן לשלוט על הזרם ההפוך על ידי מעגל חיצוני.
יתרונות וחסרונות של דיודת חשמל
היתרונות והחסרונות של דיודת הספק כוללים את הדברים הבאים.
- אזור צומת ה- PN של דיודה זו גדול ויכול לספק זרם עצום, אולם הקיבול של צומת זה יכול להיות גם גדול, אשר עובד בתדירות נמוכה יותר והוא משמש בדרך כלל לתיקון בלבד.
- זה יפתור AC בזרם גבוה ובמתח גבוה.
- החיסרון העיקרי הוא גודלו וכנראה שיש לתקן אותו ל- מפזר חום תוך כדי זרם גבוה.
- הוא זקוק לחומרה מיוחדת להתקנה ובידוד ממסגרות המתכת הזמינות בסביבה.
יישומים
היישומים של דיודת הספק כוללים את הדברים הבאים.
- דיודה זו מספקת תיקון כוח בלתי מבוקר
- הוא משמש ביישומים שונים כמו DC ספקי כוח , להטענת הסוללה, הממירים והחילופין מיישרים .
- אלה משמשים כמו רשתות סנוביות ודיודות עם גלגלים חופשיים בשל המאפיינים שלהם כמו מתח וזרם גבוה.
- דיודות אלה משמשות כמשוב, דיודות עם גלגלים חופשיים ומיישר מתח גבוה.
- במצב של התמוטטות הפוכה, כאשר הזרם והמתח של דיודה זו הם עצומים, פיזור ההספק יכול להיות גבוה כך שההתקן יכול להיהרס.
שאלות נפוצות
1). מה הפונקציה של דיודת הספק?
זהו סוג של מוליכים למחצה גבישיים, המשמשים להחלפת זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרם זרוע זרם זרם זרם זרם זרם זרוע, ונקרא לתיקון זה.
2). מהם היישומים של דיודת הספק?
דיודות אלו משמשות כאשר מעורבים מתח גבוה וזרמים גדולים יותר.
3). מהם סוגי דיודות ההספק?
הם התאוששות מהירה, שוטקי ודיודות למטרות כלליות.
4). מה ההבדל בין כוח לדיודה רגילה?
דיודת הספק ישימה למקומות בהם נעשה שימוש בזרם ומתח גבוה כמו מהפך ואילו דיודה רגילה חלה על יישומי אותות קטנים.
לפיכך, זה הכל בערך סקירה כללית של דיודת הספק שממלא תפקיד חיוני במעגלים של אלקטרוניקה כוח. דיודות אלה משמשות במעגלי ממיר, כמו דיודת זבוב, מעגלי ויסות מתח, דיודת גלגל חופשי או הגנה על מתח לאחור וכו '. הנה שאלה עבורך, מה החסרונות של דיודת הספק?
