Какая мощность рассеивается на полупроводнике в виде тепла?
Диод, светодиод, транзистор, микросхема: Вычисление значений рассеиваемой
тепловой мощности с последующим расчётом площади
радиатора.
Конечно, мозг опытного и высокоразвитого радиолюбителя возмутится подобной постановке вопроса, ибо совершит подобное незамысловатое действие до того, как его владелец доберётся до середины статьи. Однако, базируясь на немалом количестве писем в мой адрес по данной тематике, а также, для того, чтобы тупо избежать ряда неясностей и ошибок при оценке выделяемого тепла — всё ж таки подниму данную тему и продолжу:
1. Тепловая мощность, выделяемая (рассеиваемая) на диоде.
Тут всё просто как ситцевые трусы! В соответствии с основными законами электротехники тепловая мощность, выделяемая полупроводником, равна
Pt = Uд × Iд, где Uд — напряжение на выводах
диода, возникающее при прохождении через него прямого рабочего тока, а Iд — это
сам рабочий ток диода.
Принято считать, что величина падения напряжения на диоде составляет 0,6…0,8 В для кремниевых диодов и 0,3…0,4 В — для
германиевых и диодов Шоттки. Однако, если внимательно посмотреть справочные характеристики выпрямительных диодов (а, как правило, именно они
работают при существенных токах), то окажется, что при токах, близких к максимальным,
2. Тепловая мощность, выделяемая на выпрямительных мостах.
Тут всё рассчитывается точно так же, как и в предыдущем случае с диодами — Pt = Uпр
Поскольку в диодных мостах используются силовые диоды с малым падением прямого напряжения, то параметр Uпр обычно составляет величину 1…1,1 В (справочная характеристика).
3. Тепловая мощность, выделяемая на линейных стабилизаторах.
Данный тип стабилизаторов может быть выполнен как на дискретных элементах (когда основную часть тепла выделяет регулирующий транзистор), так и в виде интегральной микросхемы — в этом случае тепло рассеивается на всём корпусе элемента.
4. Тепловая мощность, выделяемая на импульсных (ключевых) стабилизаторах.
В импульсных стабилизаторах напряжения регулирующий элемент работает в ключевом режиме, то есть
периодически открывается и закрывается, а поэтому по сравнению с линейным стабилизатором имеет значительно меньшие потери энергии на нагрев,
а потому и более высокий показатель КПД. В данном случае тепловая мощность, выделяемая полупроводником, равна
P
Современные силовые полевые транзисторы за счёт очень низких величин сопротивлений сток-исток открытого канала (Rоткр) являются
предпочтительными для использования в ключевых схемах. Значение Uоткр для них, как правило, не превышает величины 1В даже при очень высоких
токах нагрузки.
5. Тепловая мощность, выделяемая выходными каскадами транзисторных усилителей.
Этот пункт имеет массу нюансов и вызывает максимальное количество вопросов. Связано это, прежде всего, с многообразием классов
режимов работы транзисторов в выходных каскадах усилителей. Все эти режимы мы подробно рассмотрели на странице
(ссылка на страницу).
Самым простым методом, позволяющим определить примерную величину тепловой мощности, выделяемой выходным каскадом,
является примитивное перемножение величины максимальной выходной мощности, отдаваемой в нагрузку, и значения КПД выходного каскада.
Для этого нам, естественным образом, надо понимать в каком классе у нас работает выходной каскад. Итак, вспоминаем.
2. Класс А двухтактный: КПД 40…45%,
3. Класс АВ двухтактный: КПД 60…75% (зависит от тока покоя транзисторов и выходной мощности),
4. Класс В двухтактный: КПД — около 80%,
5. Класс С двухтактный: КПД 80…90%,
3. Класс D: КПД 90…95%.
Ну вот, а теперь можно подставить значения в формулу для расчёта выделяемой тепловой мощности:
Pt ≈ Pвых × (100 — КПД) / КПД
и далее со спокойной совестью переходить на следующую страницу для расчёта площади радиатора.
Как проверить мощность диода
Разбирая на детали старые или нерабочие устройства часто можно найти светодиоды. Однако в большинстве случаем на них отсутствует какая-либо маркировка или другие опознавательные знаки. Поэтому определить их параметры по справочнику попросту невозможно. Отсюда возникает вполне естественный вопрос: как определить параметры светодиода? Опытные электронщики таким вопросом практически не задаются, поскольку могут с достаточной точностью определить параметры такого полупроводникового прибора, ориентируясь лишь на его внешний вид и зная некоторые нюансы, присущие большинству светодиодов.
Поиск данных по Вашему запросу:
Схемы, справочники, даташиты:
Прайс-листы, цены:
Обсуждения, статьи, мануалы:
Дождитесь окончания поиска во всех базах.
По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.
Содержание:
- Виды диодов, характеристики, применение. Мощность диода
- Проверка (прозвонка) светодиода мультиметром
- Проверка диодов мультиметром
- Как узнать мощность неизвестного светодиода ?
- Драйвер полупроводникового излучателя
- Как просто проверить работоспособность инфракрасных диодов
- Светодиод на *** ватт
- Как узнать мощность светодиода?
ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: КАК ПРОВЕРИТЬ ДИОД И СВЕТОДИОД МУЛЬТИМЕТРОМ [РадиолюбительTV 88]
Виды диодов, характеристики, применение. Мощность диода
Цвет свечения, др. Светодиодные матрицы DC Вт. Оформить заказ. Цена от. Влагозащищенные и пылезащищенные светильники ЖКХ с выносным потолочным крепление Главная Технические данные Как узнать мощность неизвестного светодиода? Как узнать мощность неизвестного светодиода? Часто в руки попадает светодиод, параметры которого нам не известны. Подключение светодиода напрямую к источнику питания, при малейшем превышении номинального рабочего напряжения резко увеличит протекающий через него ток и выведет из строя.
Обычно в таких случаях я «на глазок» включал последовательно с ним резистор 1- 1. Но бывают случаи, когда необходимо более точно определить параметры неизвестного светодиода, а идентифицировать его марку нет возможности. Примеры исполнения. Iн зависит от длины ленты.
Сразу оговорюсь что к лазерным светодиодам такая методика не подходит. Исследуемый светодиоддиод в соответствии с полярностью полярность можно прозонить при помощи того-же мультиметра, но если ошибитесь -ничего страшного, сетодиод просто не будет светится подключают к регулируемому блоку питания включив последовательно в цепь резистор сопротивлением около Ом. Удобнее когда блок питания имеет собственную индикацию выдаваемого напряжения или проводить измерения двумя вольтметрами.
Сначала напряжение на выводах блока питания и ножках светодиода будет примерно одинаковым разница менее 0. Светодиод при этом должен светится с близкой к нормальной яркостью если светодиод мощный, свечение будет слабым.
Запоминаем это напряжение, добавляем процентов в зависимости от яркости свечения , это будет приближенное номинальное напряжение исследуемого светодиода. В этом случае лучше просто ограничить значение тока протекающего через светодиод не более мА ориентируясь по яркости свечения светодиода. Ток протекающий через светодиод в этом состоянии будет в пределах его номинального значения.
Чтобы «набить руку и глаз :- » можно сначала поэкспериментировать со светодиодами с известным характеристиками. В этом случае плавно повышая напряжение добиваемся падения на резисторе от 0. Создание интернет-магазина Sestek. Примеры исполнения светодиода.
Проверка (прозвонка) светодиода мультиметром
Поиск новых сообщений в разделах Все новые сообщения Компьютерный форум Электроника и самоделки Софт и программы Общетематический. Определение мощности диода. Лучше германиевый!!! Точно не сгорит а проверить как нить можно? Не сгорит, они все на 10А и падение напряжения маленькое, потому что германиевые, потери будут меньше
Не поленитесь проверить полярность светодиода, если заказываете первый раз. Давайте Вот он и определяет максимальную мощность светодиода.
Проверка диодов мультиметром
При подключении соблюдайте полярность светодиодов. О том, как определить полярность читайте здесь и здесь. Светодиоды большой мощности необходимо питать через LED драйвер. Читайте форум по питанию светодиодов и источников света. Оставить комментарий. Обнаружен блокировщик рекламы. Сайт Паяльник существует только за счет рекламы, поэтому мы были бы Вам благодарны если Вы внесете сайт в список исключений. Как это сделать?
Как узнать мощность неизвестного светодиода ?
С годами рынок предлагает все большее разнообразие светодиодов. Они отличаются цветом, напряжением, мощностью и т. Если вам в руки попался светодиод и вы хотите его использовать, то непременно нужно разобраться какой мощности это устройство, иначе можно элементарно спалить его. Как определить мощность светодиода? Об этом расскажем в данной статье.
Как проверить диод и светодиод мультиметром?
Драйвер полупроводникового излучателя
Драйвер полупроводникового излучателя — электронное устройство, предназначенное для преобразования электрических сигналов, целью которого является регулирование тока инжекции, а также, в некоторых случаях, температуры полупроводниковых излучателей. Цвет светодиода часто указывают в нм нанометры , которыми измеряют длину волны света. Светодиоды не являются полностью монохроматичными, а характеризуются шириной спектра. Половина ширины спектральной линии для этого светодиода — около 30 нм. Выпускаются стандартные светодиоды следующих цветов: инфракрасный более нм , ближняя часть ИК-диапазона нм , красный нм , оранжевый нм , желтый нм , зеленый нм , синий нм , фиолетовый нм , ультрафиолетовый нм , белый широкий спектр и другие.
Как просто проверить работоспособность инфракрасных диодов
Давно прошли те времена, когда светодиоды применялись исключительно в качестве световых индикаторов. Сегодня это достойная альтернатива привычным в быту и промышленных условиях лампам накаливания. Благодаря расширяющемуся спектру применения LED-приборов открывается безграничный простор в сфере наполнения искусственным светом улиц и помещений. В основе работы LED-приборов лежит процесс пропускания фотонов через полупроводниковый кристаллик. Именно от применяемого материала зависит цвет возникающего свечения. Совсем не светофильтры делают свечение красным или синим.
Не поленитесь проверить полярность светодиода, если заказываете первый раз. Давайте Вот он и определяет максимальную мощность светодиода.
Светодиод на *** ватт
И для любителей, и для профессионалов электроники очень важным умением является способность определить полярность где катод, а где анод и работоспособность диода. Так как мы знаем, что диод, по сути, является не более, чем односторонним клапаном для электричества, то вероятно, мы можем проверить его однонаправленный характер с помощью омметра, измеряющего сопротивление по постоянному току питающегося от батареи , как показано на рисунке ниже. При подключении диода одним способом мультиметр должен показать очень низкое сопротивление на рисунке a.
Как узнать мощность светодиода?
ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Что такое супрессор. Принцип работы TVS-диода.
Самый лучший способ узнать мощность светодиода — это посмотреть рабочие характеристики на упаковке изделия. Зная марку и модель можно найти его характеристики в Интернете. В противном случае, останется только два способа: проверить мультиметром или постараться определить по внешнему виду, о них мы и поговорим в этой статье. Мощность светодиода нужна для выбора подходящего источника питания. Зная потребление светодиода, мы можем подобрать нужный ему блок питания.
Давайте научимся ими пользоваться.
Оно является справочным параметром и вместе с другими характеристиками указывается в паспорте к полупроводниковому прибору. Так как узнать падение напряжения на светодиоде? Прекрасной подсказкой в этом случае является цвет свечения, внешняя форма и размеры полупроводникового прибора. Если корпус светодиода выполнен из прозрачного компаунда, то цвет его остаётся загадкой, разгадать которую поможет мультиметр. У исправного элемента в прямом смещении будет наблюдаться небольшое свечение кристалла. Таким образом, можно сделать вывод не только о цвете свечения, но и о работоспособности полупроводникового прибора. Существуют и другие способы тестирования излучающих диодов, о которых подробно написано в данной статье.
Обычно выходят из строя силовые, выпрямительные диоды, т. Причиной неисправностей диодов может быть их перегрев, нарушение теплового контакта с радиатором или увеличение температуры окружающей среды, выход из строя других элементов схемы которые вызвали увеличение допустимого напряжение на диоде, низкое качество их исполнения. Неисправность выпрямительных диодов может быть причиной повышения напряжения питания на компонентах схемы и возникновения дополнительных неисправностей.
Что такое силовые диоды? Конструкция, работа, характеристики и применение силовых диодов
Определение : Силовой диод или высокомощный диод — это одно из силовых полупроводниковых устройств, которое имеет два вывода (катод и анод), подобные обычному диоду с PN-переходом, но обладающие более высокими характеристиками. возможность обработки мощности. Они предназначены для работы с током в несколько килоампер в режиме прямого смещения с незначительными потерями мощности и должны блокировать несколько киловольт в режиме обратного смещения.
Проще говоря, можно сказать, что силовые диоды — это устройства, предназначенные для передачи большого количества тока при высоком напряжении. Силовые полупроводниковые приборы в основном находят свое применение в силовых электронных схемах .
Условно силовой диод представляется как:
Прежде чем подробно остановиться на силовых диодах, важно напомнить-
Что такое диод?
Обычный диод — это маломощный диод с PN-переходом, также известный как сигнальный диод . Мы уже обсуждали в нашем предыдущем материале о диодах, что диод обеспечивает однонаправленный поток тока. Это комбинация полупроводниковых материалов p- и n-типа, которые проводят ток при прямом смещении и блокируют ток при обратном смещении.
Силовой диод также имеет PN-переход, который пропускает ток только в одном направлении . Но он отличается от маломощного диода своей конструкцией и предлагаемыми функциями. Под особенностями здесь имеется в виду повышенный уровень напряжения, тока и номинальной мощности, обеспечиваемый мощными диодами. Кроме того, в отличие от сигнальных диодов, они работают на более низких скоростях переключения.
Основы PN-перехода
Основным элементом, отвечающим за работу различных силовых полупроводниковых приборов, является p-n-переход. Мы видели, что даже в сигнальных диодах p-n-переход образуется в результате физического контакта между полупроводниковыми материалами p- и n-типа.
Мы уже знакомы с основами того, что p-тип имеет большинство дырок и неосновные электроны, а n-тип имеет большинство электронов и неосновные дырки. Однако для формирования мощных диодов требуется варьирование концентрации p- и n-типов материалов. Материал p-типа можно обозначить как p + , p и p -, и n-типа могут обозначаться как n + , n и n – в зависимости от изменения концентрации легирования.
Таким образом, в общем случае можно заключить, что p + — это сильно легированная p-область, а n – — как слаболегированная n-область.
Нужны силовые диоды?
В основном сигнальные диоды используются в маломощных выпрямительных цепях. Однако во всех таких приложениях, где необходимы большой ток прямого смещения и высокое напряжение блокировки обратного смещения, малосигнальные диоды работают плохо. Это связано с тем, что сигнальные диоды конструктивно не предназначены для работы с таким большим током, поэтому в случае подачи большого тока они будут перегреваться, что приведет к разрушению устройства.
Таким образом, чтобы преодолеть недостатки сигнальных диодов, появились силовые диоды.
Теперь возникает вопрос, как это сделать?
Силовой диод имеет сравнительно большую область p-n перехода, чем сигнальный диод. Таким образом, он предлагает высокую способность прямого тока, которая составляет несколько сотен ампер, и большое значение блокировки обратного напряжения, то есть до нескольких тысяч вольт.
Конструкция силовых диодов
Мы уже обсуждали, что конструкция силового диода отличается от конструкции сигнального диода. Сигнальный диод просто имеет PN-переход. Но для пригодности силовых диодов к приложениям с высоким напряжением и током он сконструирован довольно сложным образом.
Ниже представлена конструктивная структура силовых диодов:
Рассматривается сильнолегированная подложка n + , поверх которой эпитаксиально выращен слой n – , причем происходит диффузия слоя p + поверх n – регион. Эта область p + образует анодное соединение, а подложка n + образует катодное соединение.
При обсуждении диода с p-n переходом мы увидели, что там такой структуры нет. Таким образом, здесь p 9Области 0031 + и n + являются анодом и катодом соответственно, а область n – действует как дрейфовая область. В условиях обратного смещения область обеднения поглощается областью дрейфа. Толщина области n – и напряжение пробоя диода при обратном смещении прямо пропорциональны друг другу.
Таким образом, чем шире область n – , тем больше будет напряжение пробоя.
Однако в режиме прямой проводимости n – область суммирует омическое сопротивление к диоду. Это приводит к большому рассеиванию мощности, и для решения этой проблемы обязательно должны быть предусмотрены устройства охлаждения.
Работа силовых диодов
Силовые диоды работают примерно так же, как обычные диоды. Рассмотрим состояние силового диода с прямым смещением, показанное ниже, где положительный вывод батареи подключен к аноду, а отрицательный вывод образует соединение с катодом.
В этом состоянии переход J 1 будет смещен в прямом направлении, и основные носители (дырки) из области p + начнут инжектироваться в область n-дрейфа. При низкой скорости инжекции дырки области p + будут рекомбинировать с электронами области n – . Но по мере увеличения скорости инжекции дырки будут проникать и рекомбинировать с электронами области n + . Это называется двойной впрыск . Из-за этого потока носителей и рекомбинации в области дрейфа диод начинает сильно проводить ток после превышения порога.
Теперь рассмотрим состояние обратного смещения, когда отрицательная клемма батареи образует соединение с анодом, а положительная клемма соединена с катодом.
В этом состоянии переход смещается в обратном направлении, и, как и обычный диод, силовой диод также прекращает проводимость в этом состоянии. Здесь область истощения расширяется до области дрейфа, что затрудняет проникновение неосновных носителей через переход и рекомбинацию.
Но здесь следует отметить, что внезапное изменение полярности приложенного потенциала не остановит немедленно ток. Более того, запасенные в переходе неосновные заряды приведут к протеканию малых токов утечки (порядка 100 мА ) через диод в обратном направлении. Этот обратный ток показывает зависимость от изменения температуры перехода.
Как только приложенный потенциал станет равным напряжению пробоя, произойдет ударная ионизация.
Что такое ударная ионизация?
Обратное приложенное напряжение возбуждает электрическое поле, благодаря которому электроны будут ускоряться. Получив достаточную кинетическую энергию, движущиеся электроны могут освободить больше электронов от ковалентных связей атомов кремния. Этот кумулятивный процесс генерирует большое количество свободных электронов, благодаря чему через устройство протекает большой обратный ток.
Этот большой обратный ток значительно увеличивает рассеиваемую мощность и может привести к выходу из строя диода. Таким образом, говорится о том, что следует избегать работы устройства в области обратного пробоя.
ВАХ
Первоначально при отсутствии напряжения прямой ток равен 0, но по мере увеличения входного напряжения и достижения порогового значения (около 0,7 В) через устройство протекает небольшое количество прямого тока. Как только пороговое значение превышено, заметно значительное увеличение тока диода (на 1 В), поскольку он начинает проводить ток. Здесь наблюдается линейный рост прямого тока, когда напряжение превышает пороговое значение.
В режиме с обратным смещением через устройство протекает ток утечки, который не зависит от приложенного потенциала, но после достижения пробоя даже при приблизительно постоянном напряжении протекает большое количество обратного тока.
Характеристики обратного восстановления
Как мы недавно обсуждали, даже после отключения прямого приложенного напряжения диод проводит ток из-за накопленного заряда в обедненной области и полупроводниковом слое. Итак, время, в течение которого протекает этот ток утечки, называется время обратного восстановления, т рр . Блокирующая способность диода восстанавливается до тех пор, пока ток утечки не станет равным 0.
t rr — это время между моментом исчезновения прямого тока и моментом, когда обратный ток восстановления остается на уровне 25% от своего пика. стоимость I RM .
Из рисунка видно, что
т рр = т а + т б
: t a — интервал между переходами через нуль прямого тока и пикового обратного тока I RM . В течение t a заряд в области обеднения исчезает. При этом t b — продолжительность от пика обратного тока I RM до 0,25% I RM . В течение t b происходит снятие заряда со слоев полупроводников.
Отношение t b и t a называется коэффициентом мягкости задается S. Обычно это единица, поэтому такой диод с S, равным 1, называется диодом с мягким восстановлением. А если S>1, то это диод с быстрым восстановлением или быстрым восстановлением.
Типы силовых диодов
Классификация силовых диодов производится на основе свойств обратного восстановления, которыми они обладают.
- Диоды общего назначения : Они обладают довольно высоким t rr , т. е. около 25 микросекунд . Этот диод используется в низкочастотных устройствах, таких как выпрямление, преобразователи, работающие почти до 1 кГц. Его номинальный ток составляет от 1 А до нескольких тысяч ампер, а номинальное напряжение — от 50 В до 5 кВ.
- Диоды с быстрым восстановлением : Они демонстрируют довольно низкое значение t rr , то есть около 5 микросекунд . В основном используется в системах преобразования электроэнергии. Его номинальный ток составляет от 1 А до нескольких тысяч ампер, а номинальное напряжение — от 50 В до 3 кВ.
- Диоды Шоттки : В этих диодах вместо p-n перехода образуется переход металл-полупроводник, где обычно алюминий предпочтителен для металла и кремний для полупроводника. Его номинальный ток составляет от 1 до 300 А, а номинальное обратное напряжение составляет около 100 В.
Применение
Из-за характеристик силовых диодов они в основном используются в качестве обратных диодов, в системах преобразования переменного тока в постоянный и постоянного в переменный, выпрямления, зарядки аккумуляторов и т. д. Наряду с этим, силовые диоды также используются в гальванике , ИБП, прерыватели, SMPS, а также индукционный нагрев.
Что такое силовой диод?
В этом посте мы ответим на вопрос «Что такое силовой диод?». Силовой диод представляет собой двухвыводное устройство, где один вывод является анодом, а второй вывод — катодом. Если анодное напряжение выше катодного, то диод смещен в прямом направлении и через диод 9 течет прямой ток.0155 И Ф .
В этом положении ток через силовой диод постоянно увеличивается, а также увеличивается напряжение. Когда диод смещен в обратном направлении, через диод протекает лишь небольшой ток — это называется током утечки. Его можно игнорировать во многих случаях. В этом положении ток относительно незначителен, пока не возникает некоторый уровень обратного напряжения — это называется напряжением пробоя.
Если силовой диод достигает этого уровня напряжения, ток быстро увеличивается. Диод постоянного тока характеризуется прямым напряжением VF, напряжением пробоя VB и обратным током IR. Прямое напряжение — это падение напряжения на диоде при определенном токе, когда диод смещен в прямом направлении.
Напряжение пробоя – это падение напряжения на силовом диоде при определенном токе (характеризуемом лавинообразностью), когда диод смещен в обратном направлении. Обратный ток — это ток утечки через обратносмещенный диод при определенном уровне напряжения меньше напряжения пробоя (рис. 1).
Диод переменного тока характеризуется временем прямого восстановления tFR и временем обратного восстановления trr и емкостью диода CD . Время прямого восстановления — это время, необходимое диоду для стабилизации падения напряжения до определенного уровня после того, как ток начинает течь через диод. Время обратного восстановления — это время до того, как обратный ток упадет до определенного значения при приложении обратного напряжения (рис. 2). В нижнем trr переключается более быстрый диод. trr образован двумя временами ta и tb, которые зависят от коэффициента мягкости диода:
trr=ta+tb, если tb незначительно, trr=2Qrrdidt и Irr=didt2Qrr.
Емкость диода представляет собой сумму емкости перехода Cd и емкости корпуса. Другим важным параметром является переходное тепловое сопротивление, которое показывает мгновенную температуру перехода диода.
Рисунок 1. Кривая напряжение-ток для диода Повторяющееся напряжение подается на диод устойчиво, неповторяющееся напряжение — это способность диода блокировать обратное напряжение. Силовые диоды обычно устанавливаются на радиатор для рассеивания мощности во время работы диодов. А силовой диод обычно характеризуется средним током, среднеквадратичным значением тока и пиковым током.Снабберные схемы полезны при использовании диодов в режимах переключения, что спасает диод от перенапряжения в процессе обратного восстановления. Очень распространенная схема снаббера показана на рисунке 3.