Важно! Низкочастотные тиристоры рассчитаны на эксплуатацию при частоте не более 100 герц. Устройства, отличающиеся повышенным быстродействием, заточены под использование в установках, требующих быстрого нарастания открытого электротока и закрытого напряжения.

Тиристорная деталь

Силовые полупроводниковые диоды

Данные изделия широко применяются в трансформаторах электрической энергии и разного рода силовых установках. Подключение диода в электроцепь может преследовать множество целей, но первоочередными обычно являются выпрямление тока и предохранение от коммутационных перегрузок. Распространены диоды таблеточной формы, в которых полюсами являются уплощенные основания. Определить «плюс» и «минус» в таких изделиях можно по отметкам на корпусе. Используют их в силовых установках, требующих малой зарядной дозы для восстановления, в высокочастотных условиях (2 килогерца и выше), в статических трансформаторах электрической энергии. Есть и диоды штыревого типа, в них роль катода исполняет вывод, а анода – основание, сделанное из меди. Применяют их чаще в условиях невысокой частоты (менее 500 Гц). Некоторые диоды используют в генераторах автомобилей, тракторов, выпрямительных блоках сварочного оборудования, системах возбуждения.

Где находят применение диоды

Помимо собственно преобразования нестабильного тока в постоянную форму, диоды имеют ряд других вариантов использования. К числу типичных примеров таких компонентов относятся светодиоды, используемые в разных электротехнических приборах, фонарях, телевизорах. Варикапы также применяются в детекторных аппаратах, логарифмических усилителях и иных установках, работающих с нелинейной обработкой аналоговых сигналов. Здесь они выполняют преобразовательную функцию либо формируют некоторый параметр. При встречно-параллельном подключении пары элементов можно сформировать блок ограничения сигнала. С точки зрения функционального наполнения, серьезной разницы между сборкой и единичными диодными компонентами не наблюдается. Вышедший из строя элемент подлежит замене равноценным ему.

Схема, содержащая силовые диоды

Силовые диодные компоненты заточены под трансформацию синусоидального тока в постоянный. Поскольку такая необходимость возникает часто, эти радиодетали используются в широком спектре приборов и схем. Разные варианты исполнения рассчитаны на эксплуатацию при различных показателях силы и частоты тока.

Видео

4.2.1. Выпрямительные и силовые диоды

Выпрямительные и силовые диоды используются в выпрямительных устройствах низкой частоты. Силовыми называют диоды, прямой ток которых превышает 10 А. Выпрямительные диоды (не силовые) – это самые распространенные, самые обыкновенные плоскостные диоды. Кроме выпрямительных устройств они широко используются в самых разнообразных схемах, рабочие частоты которых невелики. В последнее время выпрямительные и силовые диоды, как правило, изготовляются из кремния. Электрические параметры и методы их определения, обусловленные особенностями работы диодов в цепях переменного тока, несколько отличаются от рассмотренных выше. Параметры выпрямительных и силовых диодов определяются из классификационнойвольт-амперной характеристики (рис.4.5), прямая ветвь которой представляет зависимость среднего значения прямого тока отсреднего значения прямого напряженияв режиме однополупериодного выпрямления (при этом на диод подаются только положительные полусинусоиды напряжения).

Обратная ветвь классификационной характеристики представляет зависимость среднего значения обратного тона от амплитудного значенияобратного напряжения (на диод при этом подаются только отрицательные полусинусоиды напряжения). Параметры выпрямительных и силовых диодов определяются также координатами точек классификационной вольт-амперной характеристики. На прямой ветви (точкаА) определены:

1. I_ан – номинальный средний прямой ток. Это длительно допустимый ток, при котором диод не нагревается выше допустимой температуры. Для германиевых диодов плотность прямого тока достигает 0,5 А/мм², для кремниевых – 1 А/мм².

Рис. 4.5

2. U_ан– номинальное среднее значение прямого напряжения при токеI_ан. По величинеU_ансиловые диоды делятся на группы.

На обратной ветви (точка В) определены:

1. U_обр.н– номинальное обратное напряжение. Это максимальное допустимое напряжение любой формы, при котором не происходит пробойр-пперехода. По величине U_обр.нсиловые диоды делятся на классы. Класс обозначается числом, получаемым от деленияU_обр.нна 100.U_обр.нопределяется по условию (4.2). Для силовых диодовm= 0,5.

2. I_обр.ср –среднее значение обратного тока – это среднее за период значение обратного тока при номинальном обратном напряжении.

Кроме этих параметров для выпрямительных диодов, особенно для мощных силовых диодов, важное значение имеют также параметры:

P_{расс.доп}– допустимая мощность рассеяния в диоде, при которойp-nпереход не нагревается выше допустимой температуры;

–тепловое сопротивление участка переход – среда, это сопротивление растеканию тепла, выделяемого в переходе.

Распределение силовых диодов по группам доказано в табл. 4.1 Параметры выпрямительных диодов приведены в табл. 4.2.

Таблица 4.1

Распределение силовых: диодов по группам

Таблица 4.2

Параметры выпрямительных диодов

Диоды выпрямительные штыревой конструкции – ООО “Силовые Диоды”

Обзор характеристик силовых диодов Microsemi

Введение

Производство импульсных источников вторичного электропитания (ИВЭП) является одной из основных сфер назначения компонентов силовой электроники. В настоящее время для заказа доступно достаточно много стандартных моделей ИВЭП от отечественных и зарубежных производителей. При этом рынок маломощных источников (1–50 Вт) и источников средней мощности (50–500 Вт) перенасыщен, а их проектирование не вызывает особых сложностей, т. к. типовые проблемы разработки довольно полно описаны в статьях и книгах [1]. В то же время выбор мощных, в первую очередь заказных источников питания (от 500 Вт до 3–5 кВт и выше) существенно меньше, хотя они достаточно широко востребованы уже сегодня, и, по прогнозам специалистов, потребность в них будет только расти. Это связано с определенными сложностями, с которыми приходится сталкиваться при их разработке, и с соблюдением особых требований, касающихся особенностей структуры и схемотехнических решений.

Проектирование современных мощных ИВЭП идет по пути повышения энергоэффективности, основные тенденции последних лет в данной области включают в себя увеличение удельной мощности используемых силовых полупроводниковых элементов с одновременным уменьшением их массо-габаритных показателей, снижение тепловой нагрузки и обеспечение минимальных потерь. Как известно, существенный вклад в потери мощности в импульсных источниках электропитания вносит эффект обратного восстановления мощных высоковольтных диодов. Это особенно актуально для мостовых инверторов, работающих на индуктивную нагрузку, активных корректоров коэффициента мощности (ККМ), антипараллельных диодов мощных MOSFET и IGBT, выпрямителей с выходным напряжением более 100 В и частотой выше 100 кГц. Большие токи при обратном восстановлении диодов также являются причиной возникновения радиопомех, что требует применения экранов, увеличивающих массу и габариты устройства [2].

Традиционно используемые кремниевые диоды представляют собой проверенное десятилетиями эксплуатации решение. Они отличаются высокими значениями обратного напряжения (более 1 кВ) и способны коммутировать токи в сотни ампер, технология их изготовления хорошо отлажена, а многие производители предлагают свои варианты устройств в различном корпусном исполнении. Но, вместе с тем, у них есть и существенные недостатки, обусловленные предельными свойствами самого материала. Например, допустимое рабочее напряжение мощного кремниевого (Si) диода зависит от толщины кристалла. Чтобы создать диод, способный работать без пробоя с напряжениями до 1200 В, потребуется общая толщина слоя кремния в 120 мкм. Массивная полупровод­никовая структура вызывает не только увеличение стоимости и габаритов изделия, но и неизбежно приводит к повышению потерь мощности. Снизить их пытаются за счет внедрения областей различной формы, увеличивающих число неосновных носителей. В результате при выключении диода требуется дополнительное время на рассасывание этих носителей, типовое время обратного восстановления обычно находится в диапазоне 25–100 мкс. Все это ухудшает быстродействие высоковольтных Si-диодов и ограничивает их использование в цепях с рабочей частотой выше 1 кГц.

В связи с этим во многих применениях на смену им пришли Si-диоды Шоттки, диоды с быстрым восстановлением (Ultra-Fast Recovery Diodes FRED), а также диоды, выполненные на основе карбида кремния (SiC). Каждая из этих трех групп, отличающихся уровнями рабочих напряжений и имеющих свои достоинства и недостатки, обладает общей чертой — малым временем обратного восстановления, не превышающим десятков наносекунд. Компания Microsemi предлагают свою линейку силовых диодов, включающую высококачественные компоненты данных типов.

Силовые диоды Microsemi

В настоящее время компанией выпускаются Si-диоды Шоттки, четыре серии Si-диодов с быстрым восстановлением (DL, D, DQ и DS), а также семейство диодов на основе SiC. Они ориентированы на решения, работающие в широком диапазоне напряжений, и удовлетворяют самым жестким требованиям, предъявляемым к мощным высоковольтным устройствам [3]. Их основные отличительные особенности представлены в таблице 1.

Силовые Si-диоды данных серий отличаются высокой скоростью переключения и мягким восстановлением, обеспечивающим минимизацию потерь при коммутации. Выпускаются одиночные и сдвоенные диоды на напряжения от 200 до 1200 В и токи от 15 до 150 А, их основные рабочие характеристики показаны в таблице 2 [4].

* — «x» в наименовании меняется на «K» при использовании корпуса TO-220, B — TO-247 и S — D3PAK;

** — «x» в наименовании меняется на «0» при антипараллельной конфигурации диодов и на «1» при параллельной (кроме диодов Шоттки).

Сдвоенные устройства содержат два диода в одном корпусе, либо независимых (параллельных или антипараллельных), либо объединенных в различных конфигурациях (последовательно соединенные, с общим катодом, с общим анодом, с полумостовой схемой включения). Первые из них доступны в четырехвыводном корпусе SOT-227 (ISOTOP), вторые, как правило, изготавливаются в стандартных трехвыводных TO-247, TO-220, TO-264 и D3PAK (рис. 1). Исключением являются устройства серии DS, в которых два последовательно соединенных диода не имеют вывода средней точки. Диоды в сборке имеют практически идентичные технические параметры и одинаковый рабочий температурный режим, что является одним из главных факторов увеличения надежности устройства в целом.

Рис. 1. Корпусное исполнение силовых диодов Microsemi

Весьма существенной особенностью многих диодов Microsemi является нормирование параметров лавинного пробоя (допустимой энергии и начального тока) для различных условий. Это позволяет использовать диоды с меньшим допустимым обратным напряжением, получая выигрыш либо в виде снижения потерь (за счет меньших V_F), либо уменьшения стоимости примерно на 20–25%.

Si-диоды Шоттки

Как известно, в отличие от обычных диодов, диоды Шоттки изготавливаются не на основе классического p-n-перехода, а путем использования перехода металл–полупроводник, также называемого барьером Шоттки. Этот барьер обладает рядом положительных свойств, к которым относятся пониженное падение напряжения при прямом включении и очень маленький заряд обратного восстановления, повышающий быстродействие устройств. Последнее связано с тем, что в структуре диодов Шоттки практически отсутствуют неосновные носители заряда, существенно влияющие на их инерционность. Низкое время восстановления позволяет применять их на рабочих частотах от сотен килогерц и выше, например для выпрямления ВЧ-напряжения. Стоит отметить, что весьма малое прямое падение напряжения (0,2–0,4 В) характерно только для диодов Шоттки с обратным напряжением не более 50–60 В, силовые приборы данного типа, рассчитанные обычно на предельные напряжения до 200 В, имеют сопоставимое с Si-диодом значение параметра. Среди недостатков диодов Шоттки также можно выделить крайнюю чувствительность к кратко­временному превышению уровня допустимого обратного напряжения, в результате которого они могут выйти из строя, и повышенный обратный ток, значительно увеличивающийся с ростом температуры кристалла.

Si-диоды Шоттки производства Microsemi обозначаются литерой S в наименовании компонента. В силовой линейке компании представлены 11 моделей с величиной прямого тока до 100 А и максимальным напряжением 200 В. Все они обладают низким напряжением V_F (0,8–0,89 В), малый разброс его значений упрощает параллельное соединение диодов. Одиночные APT30S20xG, APT60S20xG и APT100S20BG с временем восстановления от 25 до 40 нс и емкостью перехода от 150 до 470 пФ (при V_R = 200 В) выполнены в корпусах TO-247 и D3PAK, предназначенных для эксплуатации в диапазоне рабочих температур –55…+150 °С. При этом максимальный обратный ток утечки составляет 0,5 мА при комнатной температуре и номинальном обратном напряжении и 15 мА при повышении рабочей температуры до +125 °С. Сдвоенные диоды APT2X31S20J, APT2X61S20J и APT2X101S20 доступны в корпусе SOT-227, имеющем габариты 38×25×12 мм и вес не более 29 г, низкое тепловое сопротивление переход–корпус (0,33 °С/Вт), а также гальваническую изоляцию между выводами и основанием — 2500 В постоянного тока. Три модели с общим катодом APT30S20BCTG, APT60S20B2CTG и APT100S20LCTG, каждая из которых объединяет по два диода с рабочим током 30, 60 и 100 А соответственно, рекомендуются для использования в импульсных источниках питания, инверторах, драйверах двигателей, преобразователях напряжения, быстродействующих выпрямителях. Наличие мощных диодов в стандартных широко распространенных корпусах позволяет упростить и удешевить конструкцию устройств с их применением. Емкость перехода имеет ярко выраженную зависимость от обратного напряжения, ее значение, доступное в документации, указывается для предельного V_R(рис. 2).

Рис. 2. Зависимость емкости перехода от обратного напряжения для диода APT100S20LCTG

Диоды с быстрым восстановлением

Появление ультрабыстрых диодов данного типа было обусловлено потребностью в компонентах с рабочими напряжениями 1 кВ и выше, обладающих минимально возможным временем обратного восстановления. Технология производства FRED основана на использовании легирования кремния методом диффузии золота или платины. Так, высококачественные диоды компании Microsemi, полученные при помощи запатентованного процесса легирования платиной, имеют величину допустимого напряжения в закрытом состоянии до 1200 В, а по своим свойствам обратного восстановления могут легко соперничать с диодами Шоттки. Максимальная рабочая температура перехода, предусмотренная технологией, составляет +175 °C.

На рис. 3 показана типовая кривая обратного восстановления ультрабыстрого диода и схема для ее получения. В момент открывания ключевого транзистора VT1 начинается уменьшение тока диода I_F, затем он пересекает нулевой уровень, меняет знак и достигает значения I_RRM, называемого в технической документации пиковым током обратного восстановления. Суммарное время обратного восстановления t_RRскладывается из длительностей спада и роста тока обратного восстановления.

Рис. 3. Типовая схема тестирования диодов (слева) и характеристика обратного восстановления (справа)

В технической документации также приводится величина заряда обратного восстановления Q_RR, полезная при расчете тепловых потерь, возникающих в процессе обратного восстановления диода.

В настоящее время компанией Microsemi выпускаются четыре семейства диодов с различной скоростью переключения, позволяющих разработчикам оптимизировать потери мощности в конкретных применениях. Серия DL включает в себя всего четыре диода, характеризующихся низким значением прямого напряжения (не более 1,25 В), предельным обратным напряжением 600 В и ультрамягким восстановлением. Она позиционируется для выпрямительных и резонансных схем. Стоит отметить сдвоенные диоды APT2X150DL60J и APT2X151DL60J в корпусе SOT-227, образованные двумя одиночными диодами с максимальным среди всех FRED-приборов прямым током (150 А). Диоды серии D, предназначенные для применения в импульсных источниках питания со средними частотами переключения, рассчитаны на рабочие напряжения 200, 300, 400, 600, 1000 и 1200 В. Серия представлена наиболее широко, состоит из 61 диода (одиночных и сдвоенных) во всех возможных конфигурациях. В нее входят компоненты, у которых диапазон по среднему прямому току составляет от 15 до 100 А, а время обратного восстановления — от 21 до 47 нс (при токе 1 А и температуре перехода +25 °С). Характерной чертой устройств серии D являются низкие значения токов утечки, слабо зависящие от температуры. Например, у диода APT2X60D120J данный показатель не превышает 250 мкА при номинальном напряжении и температуре перехода +25 °С и увеличивается до 500 мкА при T_J = +125 °С. Компоненты серии DQ с обратными напряжениями 600, 1000 и 1200 В и широким диапазоном номинальных мощностей также имеют низкий заряд обратного восстановления. Использование этих диодов позволяет уменьшить динамические потери и электромагнитные наводки в мощных импульсных преобразователях с высокой частотой коммутации. Большая часть из 45 различных моделей, входящих в серию, изготавливается в типовых корпусах TO-247, TO-220 и TO-264, предназначенных для сквозного монтажа. Быстродействующие диоды самой малочисленной серии DS, состоящей из двух компонентов, рекомендуются для применения в высококачественных ККМ, где время обратного восстановления должно быть минимальным. Сдвоенные диоды APT15DS60BG и APT30DS60BG обладают временем восстановления всего 13 и 17 нс и емкостью перехода 24 и 43 пФ соответственно.

Возможные сферы применения FRED Microsemi:

• антипараллельные диоды для ВЧ коммутирующих устройств;
• быстродействующие диоды в схемах управления двигателями и электроприводами;
• выпрямители в импульсных преобразователях напряжения;
• индуктивные нагреватели;
• ультразвуковые очистители и сварочные аппараты;
• AC/DC-, DC/DC-источники питания, инверторы;
• ККМ.

Главным минусом кремниевых FRED является сильная зависимость характеристики обратного восстановления от температуры и скорости прямого тока. Для ограничения токов обратного восстановления разработчикам часто приходится использовать демпфирующие цепочки (активные или пассивные), что приводит к усложнению и удорожанию схемы. Внедрение диодов Шоттки на основе SiC позволяет устранить эти недостатки.

SiC-диоды Шоттки

По сравнению с аналогичными кремниевыми приборами электронные компоненты на основе SiC обладают рядом преимуществ, определяемых свойствами материала изготовления (табл. 3).

Основные преимущества SiC в сравнении с Si:

1. Большая ширина запрещенной зоны (примерно в три раза) обеспечивает работу при повышенных температурах и отличную устойчивость к воздействию радиации, гарантируя тем самым долговременную надежность полупроводниковых приборов, работающих в жестких условиях эксплуатации. Применение устройств из данного материала весьма перспективно при разработке оборудования военного и космического назначения. Также благодаря этому свойству практически отсутствуют токи утечки (менее 70 мкА при температуре кристалла +200 °С), снижающие термоэлектронную эмиссию за пределами барьера.
2. Критическая напряженность электрического поля, на порядок превышающая соответствующий показатель у Si, в сочетании с довольно высокой подвижностью электронов позволяет значительно улучшить все основные электрические характеристики приборов силовой электроники (уровни рабочих напряжений, мощность и т. д.).
3. Высокая теплопроводность (на уровне меди) упрощает проблему отвода тепла, снижая тепловое сопротивление кристалла по сравнению с Si почти в два раза.
4. Высокая плотность мощности при очень малых размерах кристалла позволяет радикально уменьшить габариты и массу преобразовательного оборудования на базе SiC, а также увеличить эффективность работы, особенно на малых нагрузках и высоких частотах переключения.

Главное достоинство SiC-диодов Шоттки заключается в их исключительных динамических параметрах, основная причина которых — незначительный заряд обратного восстановления (десятки нанокулонов). Для наглядности на рис. 4 показаны характеристики выключения SiC-диода Шоттки и Si-FRED при разных температурах эксплуатации. Форма тока, протекающего через SiC-диод Шоттки, имеет характер переходного процесса, амплитуда которого не зависит от температуры, отсутствие токов восстановления обеспечивает практически чистый фронт сигнала. Результатом этого является уменьшение прогнозируемых потерь на переключение в типичных применениях импульсной силовой электроники и возможность работы с частотами более 500 кГц. Более того, сокращаются помехи, создаваемые работой преобразователя на основе SiC-диодов, что опять-таки позволяет упростить фильтры электромагнитных помех и сократить их размеры.

Рис. 4. Зависимость тока обратного восстановления от типа полупроводника и температуры эксплуатации

Компания Microsemi производит достаточно широкую номенклатуру силовых SiC-диодов Шоттки с диапазоном рабочих токов 2–30 А и максимальными обратными напряжениями 600 и 1200 В. Предназначенные преимущественно для устройств средней (1–10 кВт) и большой мощности (10 кВт–1 МВт), SiC-приборы стабильно функционируют в диапазоне температур –65…+175 °С. Конструктивно выпускаются в герметичных малогабаритных корпусах для планарного и сквозного монтажа, в настоящее время доступны одиночные диоды либо их пары в трех конфигурациях. В таблице 4 приведены их основные характеристики.

Вся линейка выгодно отличается высокой скоростью переключения, не зависящей от температуры эксплуатации, малой емкостью перехода (десятки пикофарад) и низким тепловым сопротивлением переход–корпус, не превышающим для ряда моделей 0,7 °С/Вт. Также стоит отметить малый ток утечки, полученный благодаря широкой запрещенной зоне SiC. Например, у диода MSC010SDA120K его величина составляет всего 3 мкА при температуре +25 °С (50 мкА при +175 °С). Прямое падение напряжения имеет положительный температурный коэффициент, что значительно упрощает параллельное соединение диодов, так как в этом случае не требуются дополнительные меры по выравниванию токов. На рис. 5 показана типовая зависимость прямого падения напряжения диода MSC020SDA120B от тока при различных температурах.

Рис. 5. Прямая ВАХ диода MSC020SDA120B

Основные сферы применения включают в себя:

• импульсные источники питания;
• умножители напряжения;
• мощные инверторы;
• преобразователи для солнечных батарей;
• активные высоковольтные ККМ;
• приводы электродвигателей;
• другое силовое оборудование.

Применение данных диодов особенно целесообразно и экономически выгодно при работе на повышенных частотах и напряжениях. Благодаря уникальным свойствам SiC-диодов они могут работать на частотах более 500 кГц, обеспечивая эффективность устройств порядка 92%.

Например, в ККМ простая замена бустерного кремниевого FRED на SiC-диод (VD6 на рис. 6) обеспечивает снижение тепловой нагрузки почти вдвое. Практически такой же результат получается при использовании схемы с мягким переключением, но при этом количество элементов повышается в три раза, что увеличивает габариты, снижает надежность и, соответственно, выигрыш от повышения частоты преобразования. В итоге стоимость решения на базе SiC-диода оказывается значительно ниже.

Рис. 6. Упрощенная схема ККМ

На рис. 7 изображен типовой пример применения SiC-диодов Шоттки Microsemi в качестве антипараллельных диодов мощных IGBT и MOSFET и модулей. Такой подход позволяет кардинально сократить потери обратного восстановления, вносящие существенный вклад в рассеиваемую мощность.

Рис. 7. Пример применения SiC-диодов совместно с мощными IGBT-транзисторами

Заключение

Линейка высоковольтных диодов компании Microsemi с обратными напряжениями до 1200 В и рабочими токами до 150 А в различном корпусном исполнении соответствует современным требованиям рынка силовой электроники, а во многих случаях и превосходит их. Быстродействующие устройства с минимальным временем обратного восстановления, изготавливаемые на основе как Si, так и SiC, находят применение в силовом оборудовании широкого спектра назначения.

Диоды выпрямительные силовые в Москве (Диоды)

Цена: Цену уточняйте

за 1 ед.

• Минимальный заказ – 1 ед.;
• Предложение добавлено 03.01.2017;
• Уникальный код – 13644105;
• Количество просмотров – 39;

Описание товара

Диоды выпрямительные силовые и мощные диоды выпрямительные лавинные силовые предназначены для применения в статических преобразователях электроэнергии, радиоэлектронных и электротехнических установках, в основном, в качестве выпрямительных элементов. Изготовляются для внутригосударственных поставок и на экспорт.
Выпрямительные диоды серий КД210 и КД227 и сборки серии КД227 предназначены для выпрямления синусоидального тока и применяются в различных устройствах бытового и народнохозяйственного назначения.
Диоды серии КД210 с лавинной характеристикой используются в схемах, требующих защиту от перегрузок.
Мощные выпрямительные диоды.

Товары, похожие на Диоды выпрямительные силовые

Power Rectifier – обзор

11.1 Введение

Экспоненциальное улучшение вычислительной мощности за последние 40 лет было достигнуто за счет уменьшения площади устройства в> 100000 раз, с 10 мкм в 1970 г. до 25 нм в 2010 г. Стоимость единицы вычислительной мощности снизилась аналогичными темпами (рис. 11.1) [2]. Уменьшение размера устройства увеличило скорость обработки за счет уменьшения расстояния, которое носители должны пройти в канале. Он увеличил плотность и количество устройств на кристалле, тем самым увеличив вычислительную мощность и доступную память.Это колоссальное увеличение рентабельности вычислительной мощности стало основной движущей силой повышения производительности мировой экономики. Это также основной драйвер доступных расходных материалов в виде интернет-контента, такого как потоковое воспроизведение фильмов и видеоигр, доступных на портативных устройствах, таких как смартфоны.

Рисунок 11.1. Историческая стоимость бита DRAM [1].

Помимо развития многих других отраслей, полупроводниковый бизнес сам по себе очень велик, его выручка в 2010 году превысила 300 миллиардов долларов [3].Полупроводниковые устройства в основном делятся на два основных типа: процессоры и запоминающие устройства. Существует несколько небольших, но важных типов продуктов, таких как светоизлучающие диоды (светодиоды), выпрямители мощности и датчики изображения. В этой главе основное внимание будет уделено применению тонких пленок в полупроводниковой памяти. Тонкие пленки сыграли важную роль в этом значительном улучшении возможностей полупроводников. В этой главе будут рассмотрены два основных типа полупроводниковой памяти, включая прошлую и настоящую архитектуру и интеграцию процессов, роль конкретных тонких пленок в каждой из них и методы осаждения тонких пленок, используемые в промышленности.Он завершится обзором потенциальных будущих устройств памяти и тонкопленочных приложений в них.

Полупроводниковые запоминающие устройства делятся на энергозависимые и энергонезависимые. Энергозависимая память состоит в основном из динамической памяти с произвольным доступом или DRAM и сохраняет информацию только тогда, когда на устройство постоянно подается ток. Еще одно меньшее, но очень важное запоминающее устройство – статическая оперативная память или SRAM. Рынок DRAM намного превышает рынок устройств SRAM, хотя небольшое количество устройств SRAM используется почти во всех логических микросхемах и микросхемах памяти.Полупроводниковые энергонезависимые запоминающие устройства в основном состоят из так называемых «флеш-устройств» и сохраняют свою информацию даже при отключении питания. Другие энергонезависимые полупроводниковые запоминающие устройства включают постоянное запоминающее устройство по маске (MROM), одноразовое программируемое запоминающее устройство (OTP) и электрически стираемое постоянное запоминающее устройство (EEPROM).

Фактически, разделение рынка на отдельные типы памяти, такие как энергозависимая и энергонезависимая, размывается из-за все более сложных архитектур системного уровня, которые используют несколько видов памяти для обеспечения высокоскоростной передачи данных между памятью и процессором.На рис. 11.2 показана типичная система «кэширования», используемая для передачи данных с высокопроизводительных, но медленных запоминающих устройств, таких как магнитные жесткие диски и DRAM, на процессор с высокой скоростью передачи данных [4].

Рисунок 11.2. Иерархия кеш-памяти. Кэш-память L1 и L2 – это встроенные устройства SRAM, тогда как L3 часто является встроенной памятью DRAM [3].

Улучшения масштабирования стали настолько регулярными и ожидаемыми, что отрасль опубликует прогноз размеров и производительности устройств на следующие несколько лет. Международная технологическая дорожная карта для полупроводников (ITRS) публикуется ежегодно и доступна по адресу http: // www.itrs.net. Дорожная карта расширялась каждый год и теперь включает разделы, посвященные проектированию, тестированию, моделированию, транзисторам и межсоединениям, а также другим темам. Выявлены потенциальные препятствия для масштабирования. Дорожная карта оказалась полезным инструментом для отрасли для решения общих задач.

SRAM – это матрица ячеек памяти, которая сохраняет информацию до тех пор, пока подается питание, без «обновления» данных. Ячейка памяти SRAM представляет собой бистабильную схему, состоящую из четырех-шести транзисторов. Структуры ячеек SRAM с четырьмя транзисторами и двумя поликремниевыми нагрузочными резисторами (4T2R) являются общими, как и конструкции с шестью транзисторами.Хотя конструкция с шестью транзисторами занимает больше места, они менее негерметичны и менее подвержены программным ошибкам, чем конструкция 4T2R. Логическое производство и материалы правят в SRAM, с улучшением производительности за счет устройств меньшего размера [5]. Поскольку ячейки SRAM используют изготовление и интеграцию логики, они не будут рассматриваться в этой главе.

Огромное снижение стоимости битов и увеличение доступного объема памяти флеш-памяти NAND привело к появлению совершенно новой категории устройств – твердотельных накопителей (SSD).Впервые представленные для портативных компьютеров высокого класса, твердотельные накопители быстро завоевывают популярность. Твердотельные накопители обеспечивают более быструю загрузку, снижают энергопотребление и имеют меньший форм-фактор, чем магнитные жесткие диски. В 2011 году твердотельный жесткий диск на 128 ГБ был широко доступен в рознице по цене <200 долларов США.

Силовые диоды | Полуволновой и полноволновой мостовой выпрямитель

Мы знаем, что малые сигнальные диоды используются в нескольких приложениях, таких как управление током, защита от перенапряжения, схемы переключения, схемы ограничения, схемы ограничения, подавление сигналов малой длительности и самое главное: преобразование мощности (из переменного в постоянный).Слабосигнальные диоды проводят ток только в одном направлении: от анода к катоду, и это наиболее важное свойство, используемое при преобразовании переменного тока в постоянный. Этот процесс преобразования тока называется выпрямлением, а используемые схемы – выпрямителями.

Но из-за большого прямого тока и напряжения смещения на обратном токе малые сигнальные диоды могут перегреться и выйти из строя в процессе выпрямления. В таких случаях используются силовые полупроводниковые диоды для преодоления избыточных токов и напряжений.

Силовой полупроводниковый диод – это кристаллическое полупроводниковое устройство, также известное как силовой диод, используемое в основном для выпрямления. Этот тип процесса выпрямления чаще всего встречается во всех источниках питания современных электронных и электрических устройств. Подобно малосигнальным диодам, силовой диод также проводит ток только в одном направлении, которое считается его прямым направлением, но не проводит ток в обратном направлении. Похоже, что функция силового диода аналогична механическому / электрическому одностороннему клапану.

Силовые диоды имеют гораздо большую площадь P-N перехода, в результате они имеют более высокую пропускную способность по току прямого смещения, чем меньший полупроводниковый сигнал. Силовые диоды обычно способны пропускать несколько киловольт (кА) прямого тока и несколько киловольт (кВ) обратного напряжения. Это делает силовые диоды более подходящими для приложений, где большие токи и напряжения вызывают озабоченность, чем их аналоги с малым сигналом или малой мощностью.

могут быть оценены на основе их двух важных характеристик: максимального тока, который они могут пропускать в прямом направлении, и наибольшего значения обратного напряжения смещения, которое они могут выдержать.Из-за сопротивления включения силового диода во время прохождения тока происходит небольшое падение напряжения. С другой стороны, силовой диод может выдерживать определенное количество обратного напряжения смещения до того, как он перестанет работать.

Обозначение силового диода

Символ силового диода показан ниже. Символ похож на обычный диод, но анод и катод обозначены как A и K соответственно.

Структура силовых диодов немного отличается от малосигнальных или маломощных диодов.Структура типичного диода показана ниже.

Катод диода образует сильно легированная область n +. На этом имеется слаболегированная n-эпитаксия. В этой эпитаксии сильно легированная область p + рассеивается, чтобы сформировать P-N переход. Эта область p + образует анод диода. Эпитаксия, также известная как дрейфовый слой, определяет площадь стыка. При прямом смещении дрейфовый слой добавляет диоду значительное омическое сопротивление, поскольку он слегка легирован.Его ширина определяет обратное напряжение пробоя.

Силовой диод в прямом смещении

Когда силовой диод смещен в прямом направлении, избыточные носители P-типа из анода инжектируются в слой n-эпитаксии. При высоком уровне инжекции эти избыточные носители P-типа достигнут n- n + -перехода и притягивают электроны с катода, то есть n + -области. Теперь электроны инжектируются в n-область (область дрейфа). Это явление называется двойным впрыском. Избыточные носители P-типа с анода и избыточные носители n-типа с катода разряжаются и рекомбинируют в области n-эпитаксии (дрейфовой области).Следствием этого является модуляция проводимости, при которой проводимость дрейфовой области значительно увеличивается. Это делает ВАХ прямого смещения силового диода более линейным.

Силовой диод обратного смещения

Как и обычный диод, силовой диод также не проводит ток при обратном смещении. В обратном направлении течет лишь небольшое количество обратного тока утечки. Для силового диода, рассчитанного на 1000 А прямого тока, протекает только 100 мА обратного тока.При напряжении пробоя обратный ток быстро увеличивается из-за ударной ионизации и лавинного умножения.

ВАХ силового диода показаны на следующем графике.

Силовые диоды в основном производятся из кремния, но иногда также используется арсенид галлия. Такие материалы, как фосфор, мышьяк и германий, используются в качестве присадок для образования анода (n +), в то время как бор, алюминий и галлий используются в качестве присадок для образования катода (p +).

Силовые диоды предназначены для обеспечения неконтролируемого выпрямления мощности и могут использоваться в таких приложениях, как зарядка батареи, источники питания постоянного тока и системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения, а также в выпрямителях цепей переменного тока и в инверторах. Из-за их характеристик высокого тока и высокого напряжения они также используются в качестве маховиков и в схемах подавления сигнала. Поскольку силовой диод имеет очень большую площадь P-N перехода, он может не подходить для высокочастотных приложений, т.е.е. для частот выше 1 мегагерца; однако желательна конструкция высокочастотных и больших токовых диодов. Диоды Шоттки обычно используются в таких приложениях, как высокочастотное выпрямление. Причина в их малом времени обратного восстановления и падении напряжения при прямом смещении.

Если для преобразования переменного тока в постоянный используется один силовой диод, он дает полуволны переменного постоянного тока. Если в цепи используется более одного диода, он создает двухполупериодный переменный постоянный ток, поскольку он преобразует как положительную, так и отрицательную половины переменного переменного тока в переменный постоянный ток, тем самым производя двухполупериодное выпрямление тока.Мостовой выпрямитель – это тип двухполупериодной переменной цепи постоянного тока, в которой подключены четыре диода. Он обеспечивает выход с одинаковой полярностью для любой из входных полярностей. Двухполупериодный или мостовой выпрямитель не обеспечивает постоянный ток при постоянном напряжении, необходимом для питания современного электронного и электрического оборудования. В результате на выходе выпрямителя обычно подключается сглаживающий конденсатор для сглаживания возникающих пульсаций напряжения.

Силовые диоды используют разные типы корпусов ИС.Типичные примеры могут включать следующие

• DO – Схема диода
• SOD – Малый контурный диод
• TO – Контур транзистора
• SOT – Малый контурный транзистор
• Металлический электрод без вывода на поверхность.

D2PAK – Дискретный корпус – это огромный корпус для поверхностного монтажа, который также включает в себя радиатор.
Паспорт силового диода включает следующее.

1. Форвардный средний текущий

2. Текущее среднеквадратичное значение вперед

3.Средняя потеря мощности в прямом направлении

При разработке выпрямителей на силовых диодах нельзя превышать эти параметры.

Силовой диодный выпрямитель

Конструктивно выпрямители могут иметь множество форм, включая старые ламповые диоды, выпрямители на основе оксидов меди и других металлов и ртутные дуговые клапаны. С появлением в последнее время полупроводниковой электроники выпрямители в основном состоят из полупроводниковых диодов, тиристоров или кремниевых управляемых выпрямителей (SCR) (типа тиристоров) и других полупроводниковых переключателей на основе кремния.Процесс выпрямления также может служить источником энергии помимо выработки постоянного тока. Следует отметить, что детекторы радиосигналов также служат выпрямителями. Из-за мигающего и изменяющегося характера синусоидальной волны переменного тока сам по себе процесс выпрямления производит постоянный ток, который является однонаправленным, также состоящим из импульсов тока. Многие применения выпрямителей включают источники питания для радио, телевидения, компьютеров и другого оборудования электронной связи, которое требует стабильного и постоянного постоянного тока.В этих электронных устройствах выходной сигнал выпрямителя сглаживается электронным сглаживающим фильтром или конденсатором для создания постоянного тока.

Для выпрямления от очень низких до больших токов широко используются различные типы полупроводниковых диодов, такие как переходные диоды, диоды Шоттки и т. Д. Различные типы полупроводниковых устройств на основе кремния используются в выпрямителях большой мощности, например, в тех, которые используются в системах передачи электроэнергии постоянным током высокого напряжения.Полупроводниковые устройства на основе кремния включают тиристоры и многие другие управляемые твердотельные переключатели, эффективно функционирующие как диоды, пропускающие постоянный ток только в одном направлении.

можно разделить на однофазные или многофазные в зависимости от типа переменного тока. Большинство выпрямителей малой и средней мощности для бытовой техники являются однофазными, тогда как трехфазные выпрямители очень важны для промышленных применений, а также в процессе передачи энергии в виде постоянного тока.

Сегодня доступны различные выпрямительные схемы. Это могут быть полуволновые, полноволновые и / или мостовые выпрямители. Каждый тип этих выпрямительных схем можно разделить на неуправляемые, полууправляемые или полностью контролируемые устройства.

НАЗАД В ТОП

• Упрощенная механическая конструкция и быстрая сборка
• Высокая импульсная способность
• Большие расстояния утечки
• Разработано и обучено для промышленного применения

НАЗАД В начало

Выпрямление можно определить как процесс преобразования переменного тока в постоянный.Питание выпрямителей может быть однофазным или многофазным переменным током. Рассмотрим простой случай полуволнового выпрямителя с однофазным питанием. Если на него подается синусоидальная волна переменного тока в качестве входа, то передается либо положительная, либо отрицательная половина синусоидальной волны переменного тока (в зависимости от состояния прямого смещения диода), блокируя другую половину синусоидальной волны. Поскольку только половина входного сигнала достигает выхода во время прямого смещения, среднее напряжение на резисторе ниже обычного.

Для однополупериодного выпрямления с однофазным или многофазным питанием требуется только один диод. Выпрямители создают однонаправленный пульсирующий постоянный ток. Полупериодные выпрямители производят больше пульсаций, чем двухполупериодные выпрямители, и требуется сглаживающий конденсатор для устранения гармонической частоты переменного тока на выходе постоянного тока. Диод, используемый в полуволновом выпрямлении, может быть любым из выпрямительных диодов серии 1N400X.

Нагрузка постоянного тока, присутствующая в конце цепи, представляет собой резистор, поэтому ток, протекающий через резистор нагрузки, пропорционален напряжению на резистивной нагрузке, и это будет то же самое, что и напряжение питания.Напряжение постоянного тока, возникающее на нагрузке, является синусоидальным в течение первого полупериода, то есть V _R = Vs.

Во время отрицательного полупериода синусоидальной формы входного переменного тока диод будет смещен в обратном направлении. Следовательно, ток не проходит ни через диод, ни в цепь. В результате для входного отрицательного полупериода ток не протекает через резистивную нагрузку, так как на ней не будет появляться напряжение.

В _выход = 0

Когда нагрузочный резистор принимает альтернативную положительную половину формы волны и альтернативный ноль вольт, тогда значение этого альтернативного нерегулярного напряжения можно рассматривать как эквивалентное напряжение постоянного тока, равное 0.318 * V _PEAK входного синусоидального сигнала или 0,45 x V _rms входного синусоидального сигнала, где

В _{среднеквадратичное значение} = В _ПИК / √2

Полуволновое выпрямление не очень полезно, так как выходной сигнал будет доступен пакетами и будет прерывистым. Лучшее применение однополупериодного выпрямителя в домашних условиях – двухуровневый диммер лампы. Полуволновое выпрямление не очень эффективно для получения выхода постоянного тока из входа переменного тока 50 Гц или 60 Гц.Кроме того, промежуток между выходными импульсами тока диода затрудняет устранение пульсаций переменного тока, которые остаются после процесса выпрямления.

НАЗАД В ТОП

В процессе выпрямления переменного тока в постоянный, количество пульсаций на выходе постоянного тока будет значительно уменьшено за счет размещения конденсатора параллельно резистивной нагрузке. Емкость конденсатора должна быть очень высокой, чтобы исключить большое количество гармонических частот переменного тока на выходе постоянного тока, но стоимость и размер конденсатора должны быть меньше.

Для данного значения емкости, если ток нагрузки через резистивную нагрузку очень высок, разрядка конденсатора будет больше, и пульсации на выходе постоянного тока также увеличатся. В результате схема однополупериодного выпрямителя, использующая одну фазу, не очень практична для уменьшения пульсаций напряжения на выходе постоянного тока за счет использования только одного сглаживающего конденсатора. В настоящее время было бы более обычным использовать полнополупериодное выпрямление вместо полуволнового.

В полуволновых выпрямителях выходная амплитуда будет меньше входной, и в течение отрицательного полупериода выходной сигнал не будет, поэтому половина мощности будет потрачена впустую, а выходной сигнал будет импульсным постоянным током, что приведет к чрезмерным пульсациям.На практике однополупериодные выпрямители чаще всего используются в приложениях с низким энергопотреблением из-за их основного недостатка – потерь мощности. Чтобы преодолеть это, несколько силовых диодов соединены вместе, чтобы создать полнополупериодный выпрямитель.

НАЗАД В ТОП

Схема двухполупериодного выпрямителя преобразует всю входную синусоидальную форму волны в одну из полярностей, положительную или отрицательную, в качестве выходного сигнала. Двухполупериодное выпрямление преобразует обе полярности входной синусоидальной волны в пульсирующий постоянный ток.Среднее выходное напряжение на резистивной нагрузке очень высокое. Для двухполупериодного выпрямления необходимы два силовых диода с центральным ответвлением трансформатора или четыре силовых диода в мостовой конфигурации без центрального ответвительного трансформатора. Если используется трансформатор с вторичной обмоткой с центральным отводом, то можно достичь большей эффективности при двухполупериодном выпрямлении.

Если каждый из противофазных выходов является полуволновым выпрямителем одним из двух диодов, при этом каждый диод позволяет им проводить чередующиеся полупериоды, возникает два импульса тока для каждого цикла, в отличие от одного импульса на цикл в однополупериодный выпрямитель.Следовательно, частота на выходе двухполупериодного выпрямителя вдвое больше входной частоты, а также выходное напряжение двухполупериодного выпрямителя вдвое больше, чем выходное напряжение полуволнового выпрямителя, т.е. выходной постоянный ток эквивалентен VPEAK x 0,637 вместо VPEAK x 0,318, потому что пропущенный полуволновой цикл теперь выпрямляется, уменьшая количество разрушенной мощности по сравнению со схемой полуволнового выпрямителя. Более высокая выходная частота схемы двухполупериодного выпрямителя также облегчает сглаживание любых оставшихся пульсаций переменного тока в форме выходного сигнала.Поскольку выходной сигнал не является требуемым чистым выходом постоянного тока, качество выходного сигнала можно измерить величиной, известной как коэффициент пульсации. Его можно определить как отношение разницы между максимальным и минимальным напряжениями к среднему напряжению выходного сигнала постоянного тока.

Коэффициент пульсации = (макс.-Мин.) / Средний

НАЗАД В ТОП

Другой тип схемы выпрямителя, который формирует форму выходного сигнала постоянного тока, аналогичную схеме двухполупериодного выпрямителя, представляет собой схему двухполупериодного мостового выпрямителя.Как видно из названия, для двухполупериодного мостового выпрямителя требуются четыре силовых диода, расположенных в виде мостовой схемы, как показано на рисунке, чтобы обеспечить двухполупериодное выпрямление без использования трансформатора с центральным ответвлением. Это необходимо соблюдать для каждого полупериода, диоды в противоположных парах будут проводить, в то время как величина тока, протекающего через нагрузку, остается с той же полярностью как для положительного, так и для отрицательного полупериода. Диоды D1 и D2 проводят положительный полупериод входа (питание переменного тока), а D3 и D4 проводят отрицательный полупериод.

Для устранения пульсаций, присутствующих в форме выходного сигнала постоянного тока, следует использовать сглаживающий конденсатор, имеющий типичное значение 100 мкФ или более. При выборе сглаживающего конденсатора следует учитывать параметры рабочего напряжения и емкости. Значение рабочего напряжения должно быть больше, чем выходное значение выпрямителя, когда нагрузка не подключена.

НАЗАД В ТОП

ПРЕДЫДУЩИЙ – СВЕТОВЫЕ ДИОДЫ

NEXT – ДИОДНЫЕ КЛИПЕРЫ И ЗАЖИМЫ

Цепи выпрямителя

| Диоды и выпрямители

Что такое исправление?

Теперь мы подошли к самому популярному применению диода: выпрямительный .Проще говоря, выпрямление – это преобразование переменного тока (AC) в постоянный (DC). Это связано с устройством, которое допускает только односторонний поток электрического заряда. Как мы видели, именно это и делает полупроводниковый диод. Самая простая схема выпрямителя – это однополупериодный выпрямитель . Он позволяет только половине сигнала переменного тока проходить через нагрузку. (Рисунок ниже)

Схема однополупериодного выпрямителя.

Полуволновое выпрямление

Для большинства силовых приложений однополупериодного выпрямления недостаточно.Гармонический состав выходного сигнала выпрямителя очень велик, и, следовательно, его трудно фильтровать. Кроме того, источник питания переменного тока подает питание на нагрузку только половину каждого полного цикла, что означает, что половина его мощности не используется. Однако однополупериодное выпрямление – очень простой способ снизить мощность резистивной нагрузки. Некоторые двухпозиционные переключатели яркости лампы подают полную мощность переменного тока на нить накала лампы для «полной» яркости, а затем полуволновое выпрямление ее для уменьшения светоотдачи. (рисунок ниже)

Применение однополупериодного выпрямителя: двухуровневый диммер лампы.

В положении переключателя «Dim» лампа накаливания получает примерно половину мощности, которую она обычно получает при работе от двухполупериодного переменного тока. Поскольку полуволновая выпрямленная мощность пульсирует намного быстрее, чем нить накала успевает нагреться и остыть, лампа не мигает. Вместо этого его нить накаливания просто работает при более низкой температуре, чем обычно, обеспечивая меньшую светоотдачу.

Этот принцип быстрой «пульсации» мощности на медленно реагирующее нагрузочное устройство для управления отправляемой на него электрической мощностью широко распространен в мире промышленной электроники.Поскольку управляющее устройство (в данном случае диод) является либо полностью проводящим, либо полностью непроводящим в любой момент времени, оно рассеивает мало тепловой энергии при управлении мощностью нагрузки, что делает этот метод управления мощностью очень энергоэффективным. Эта схема, возможно, является самым грубым из возможных методов подачи импульсной мощности на нагрузку, но ее достаточно для проверки правильности концепции.

Полноволновые выпрямители

Если нам нужно выпрямить переменный ток для полного использования обоих полупериодов синусоидальной волны, необходимо использовать другую конфигурацию схемы выпрямителя.Такая схема называется двухполупериодным выпрямителем . Один вид двухполупериодного выпрямителя, называемый конструкцией с центральным отводом , использует трансформатор с вторичной обмоткой с центральным отводом и двумя диодами, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель, исполнение с центральным отводом.

Положительный полупериод

Работа этой схемы легко понять по одному полупериоду за раз. Рассмотрим первый полупериод, когда полярность напряжения источника положительная (+) вверху и отрицательная (-) внизу.В это время проводит только верхний диод; нижний диод блокирует ток, а нагрузка «видит» первую половину синусоидальной волны, положительную вверху и отрицательную внизу. Только верхняя половина вторичной обмотки трансформатора проводит ток в течение этого полупериода, как показано на рисунке ниже.

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением: верхняя половина вторичной обмотки проводит ток в течение положительного полупериода входного сигнала, обеспечивая положительный полупериод на нагрузку.

Отрицательный полупериод

В течение следующего полупериода полярность переменного тока меняется на противоположную.Теперь другой диод и другая половина вторичной обмотки трансформатора пропускают ток, в то время как части схемы, которые ранее пропускали ток в течение последнего полупериода, остаются в режиме ожидания. Нагрузка по-прежнему «видит» половину синусоидальной волны той же полярности, что и раньше: положительная вверху и отрицательная внизу. (Рисунок ниже)

Двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением: во время отрицательного полупериода на входе нижняя половина вторичной обмотки проводит ток, передавая положительный полупериод на нагрузку.

Недостатки конструкции двухполупериодного выпрямителя

Одним из недостатков этой конструкции двухполупериодного выпрямителя является необходимость трансформатора с вторичной обмоткой с центральным отводом. Если рассматриваемая схема является схемой большой мощности, размер и стоимость подходящего трансформатора значительны. Следовательно, выпрямитель с центральным отводом встречается только в маломощных приложениях.

Другие конфигурации

Полярность двухполупериодного выпрямителя с центральным отводом на нагрузке может быть изменена путем изменения направления диодов.Кроме того, перевернутые диоды можно подключать параллельно к существующему выпрямителю с положительным выходом. Результатом является двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением, показанный на рисунке ниже. Обратите внимание, что подключение самих диодов такое же, как у моста.

Двухполюсный двухполупериодный выпрямитель с центральным ответвлением

Полноволновые мостовые выпрямители

Существует еще одна, более популярная конструкция двухполупериодного выпрямителя, построенная на основе конфигурации четырехдиодного моста.По понятным причинам эта конструкция называется двухполупериодным мостом . (Рисунок ниже)

Двухполупериодный мостовой выпрямитель.

Направления тока для двухполупериодной схемы мостового выпрямителя показаны на рисунке ниже для положительного полупериода и на рисунке ниже для отрицательного полупериода сигнала источника переменного тока. Обратите внимание, что независимо от полярности входа ток течет через нагрузку в одном и том же направлении. То есть отрицательный полупериод источника является положительным полупериодом при нагрузке.

Ток протекает через два последовательно включенных диода для обеих полярностей. Таким образом, в диодах теряются два диодных падения напряжения источника (0,7 · 2 = 1,4 В для Si). Это недостаток по сравнению с двухполупериодной конструкцией с центральным отводом. Этот недостаток является проблемой только для источников питания с очень низким напряжением.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для положительных полупериодов.

Двухполупериодный мостовой выпрямитель: протекание тока для отрицательных полупериодов.