Aparatele de alimentare radio și electrice utilizează aproape întotdeauna redresoare concepute pentru a transforma AC în DC. Acest lucru se datorează faptului că aproape toate circuitele electronice și multe alte dispozitive trebuie alimentate din surse de curent continuu. Un redresor poate servi la orice element cu o caracteristică neliniară de tensiune curentă, cu alte cuvinte, un curent diferit care curge în direcții opuse. În dispozitivele moderne, diode semiconductoare plane sunt de obicei utilizate ca astfel de elemente.
Circuit dioda semiconductor.
Diode semiconductoare planare
Împreună cu conductorii și izolatorii buni, există multe substanțe care sunt intermediare în conductivitatea dintre aceste două clase. Aceste substanțe se numesc semiconductori. Rezistența unui semiconductor pur scade odată cu creșterea temperaturii, spre deosebire de metalele a căror rezistență crește în aceste condiții.
Prin adăugarea unei cantități mici de impurități la un semiconductor pur, se poate modifica substanțial conductivitatea acestuia. Există două clase de astfel de impurități:
Figura 1. Diodă plană: a. dispozitiv diodă; b. denumirea diodelor în circuitele electrice; în. apariția unor diode plane de putere diferită.
- Donator - transformarea materialului pur în semiconductor de tip n, care conține un exces de electroni liberi. Acest tip de conductivitate se numește electronică.
- Acceptor - transformând același material într-un semiconductor de tip p, care are o lipsă artificială de electroni liberi. Conductivitatea unui astfel de semiconductor se numește gaură. "Hole" - un loc care a părăsit electronul, se comportă ca o sarcină pozitivă.
Un strat de la marginea semiconductorilor de tip p și n (joncțiunea pn) are conductivitate unică - conduce bine curenții într-o direcție (înainte) și foarte slab în direcția opusă (inversă). Dispozitivul diodei plane este prezentat în figura 1a. Baza este o placă semiconductoare (germaniu) cu o cantitate mică de impuritate donator (tip n) pe care este plasată o bucată de indiu, care este o impuritate acceptoare.
După încălzire, indiul difuzează în zonele adiacente ale semiconductorului, transformându-le în semiconductori de tip p. La limita regiunilor cu două tipuri de conductivitate, apare o joncțiune pn. Ieșirea conectată la semiconductorul de tip p se numește anodul diodei rezultate, opusul - catodul său. Imaginea diodei semiconductoare pe schemele de circuite este prezentată în Fig. 1b, apariția unor diode plane de putere diferită - în Fig. 1c.
Cel mai simplu redresor
Figura 2. Caracteristicile curente în diferite circuite.
Curentul care curge într-o rețea convențională de iluminare este variabil. Amplitudinea și direcția sa se schimbă de 50 de ori într-o secundă. Graficul grafic al tensiunii sale față de timp este prezentat în Fig. 2a. Semicențele pozitive sunt afișate în roșu, cele negative sunt în albastru.
Deoarece valoarea curentă variază de la zero la valoarea maximă (amplitudine), conceptul de curent și tensiune efectivă este introdus. De exemplu, într-o rețea de iluminat, valoarea efectivă a unei tensiuni de 220 V - în încălzitorul inclus în această rețea, aceeași căldură este generată pentru aceleași perioade de timp ca și în același dispozitiv într-un circuit de 220 V cc.
Dar, de fapt, tensiunea din rețea variază în 0, 02 cu următoarele:
- primul trimestru al acestui timp (perioadă) crește de la 0 la 311 V;
- al doilea trimestru al perioadei - scade de la 311 V la 0;
- al treilea trimestru al perioadei - scade de la 0 la 311 V;
- ultimul trimestru al perioadei crește de la 311 V la 0.
În acest caz, 311 V este amplitudinea de tensiune U о . Amplitudinea și tensiunile efective (U) sunt interconectate prin formula:
U o = √2 * U.
Figura 3. Podul diodei.
Când curentul alternativ al unei diode conectate în serie (VD) și al sarcinii este conectat la circuit (figura 2b), curentul trece prin acesta doar în timpul perioadelor pozitive de jumătate (figura 2c). Acest lucru se întâmplă din cauza conducerii unilaterale a diodei. Un astfel de redresor se numește jumătate de undă - o jumătate din perioada pe care curentul din circuit este, în timpul celui de-al doilea - este absent.
Curentul care trece prin sarcină într-un astfel de redresor nu este constant, ci pulsatoriu. Pentru ao transforma aproape într-o constantă, puteți porni în paralel cu filtrul de capacitate de încărcare C f o capacitate suficient de mare. În primul trimestru al perioadei, condensatorul este încărcat la o valoare de amplitudine, iar în intervalele dintre pulsații este descărcat la sarcină. Tensiunea devine aproape constantă. Efectul de netezire este mai puternic, cu atât mai mare este capacitatea condensatorului.
Circuitul de poduri diode
O idee mai perfectă este schema de îndreptare a undelor, atunci când se utilizează ambele jumătăți pozitive și negative. Există mai multe soiuri de astfel de scheme, dar cel mai adesea folosite pavaj. Diagrama podului de diodă este prezentată în Fig. 3c. Pe ea, linia roșie arată modul în care curentul curge prin sarcină în timpul perioadelor pozitive și cel albastru - jumătate.
Figura 4. Un circuit de redresor de 12 volți care utilizează o punte diodă.
Atât prima, cât și a doua jumătate a perioadei, curentul prin sarcină curge în aceeași direcție (figura 3b). Numărul de pulsații pentru o secundă nu este de 50, ca la îndreptarea în jumătate de undă, dar 100. În consecință, cu aceeași capacitate a condensatorului de filtrare, efectul de netezire va fi mai pronunțat.
După cum puteți vedea, pentru a construi o punte diodă, sunt necesare 4 diode - VD1-VD4. Anterior, punctele de diodă au fost ilustrate în principiu așa cum se arată în fig. 3c. În zilele noastre, imaginea din fig. 3g. Deși există doar o singură imagine a unei diode pe ea, nu trebuie să uităm că podul este format din patru diode.
Circuitul de punte este adesea asamblat din diode individuale, dar uneori sunt utilizate ansambluri de diode monolitice. Ele sunt mai ușor de montat pe placă, dar dacă un braț al podului eșuează, întregul ansamblu este înlocuit. Selectați diodele de la care este montat podul, pe baza magnitudinii curentului care trece prin ele și a mărimii tensiunii inverse permise. Aceste date vă permit să obțineți instrucțiuni pentru diode sau cărți de referință.
Diagrama completă a unui redresor de 12 volți utilizând o punte diodă este prezentată în Fig. 4. T1 este un transformator pas cu pas, a cărui înfășurare secundară asigură o tensiune de 10-12 V. Siguranța FU1 este un detaliu semnificativ din punct de vedere al siguranței și nu trebuie neglijată. Marca diodelor VD1-VD4, așa cum am menționat deja, este determinată de cantitatea de curent care va fi consumată de la redresor. Condensator C1 - electrolitic, cu o capacitate de 1000, 0 microfarade sau mai mare pentru o tensiune de cel puțin 16 V.
Tensiunea de ieșire este fixă, valoarea acesteia depinde de sarcină. Cu cât curentul este mai mare, cu atât magnitudinea acestei tensiuni este mai mică. Pentru a obține o tensiune de ieșire reglabilă și stabilă, este necesar un circuit mai complex. Primiți tensiune reglabilă din circuitul prezentat în fig. 4 în două moduri:
- Aplicând la înfășurarea primară a transformatorului T1 o tensiune reglabilă, de exemplu, din LATR.
- După efectuarea mai multor robinete de la înfășurarea secundară a transformatorului și, respectiv, punerea unui întrerupător.