Зачем ОБРАТНЫЙ ДИОД применяют в схемах

содержание видео

Рейтинг: 4.0; Голоса: 1

Обратный диод в электрических схемах служит для защиты полупроводниковых ключей, транзисторов, а мощных силовых цепях контакторов, от перенапряжений. При размыкании контактов накопленная энергия магнитного поля, запасенная на индуктивности, не может дальше хранится, как энергия электрического поля конденсатора, а преобразуется в искру или электрическую дугу, которая, в случае применения контакторов, может примести к их оплавлению. Если цепь разрывает транзистор, то на его выводах образуется скачок напряжения перенапряжение, которое по величине значительно превышает напряжение источника питания и может вызвать пробой транзистора или другого полупроводникового ключа. Для защиты транзистора обмотку реле или просто катушку индуктивности нужно шунтировать обратным диодом. Диод подключают в обратном направлении к полюсам источника питания, поэтому в нормальном режиме он не влияет на параметры и работу электрической схемы, а создает путь протеканию тока только в момент отключение цепи. В результате накопленная энергия магнитного поля катушки рассеивается в виде тепла на активном сопротивлении катушки и диоде. Таким образом обратный диод защищает транзистор от пробоя, вызванного перенапряжение, образующемся при отключении электрический цепи. Мощный курс Электроника для начинающих
Дата: 2020-09-04

← Как научиться пользоваться Осциллографом

Как работает ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ ЧАСТОТЫ Часть 1 →

Похожие видео

ВОТ ПОЧЕМУ жена бросила, разлюбила и ушла!

• Максим Вердикт

Как и от чего на самом деле умер Юрий Андропов

• Загадки истории

Изжога: симптом, который нельзя терпеть.

• Доктор Комаровский

Горный Алтай: лучшие точки для путешествия Русское географическое общество

• Русское географическое общество

Думаешь ПОВЕЗЛО? и тебя ждут ПОТРА##ШКИ каждый день? В чём ПОДВОХ и РИСК для мужчины жить с девушкой

• Дмитрий Петров

Когда боль есть, а диагноза нет.

• Доктор Комаровский

Комментарии и отзывы: 10

Vladimir
Спасибо огромное за обьяснение! Очень доступно.
Хотел бы добавить. Величина импульса при размыкании кнопки составляла чуть выше
52 В.
Причём источник постоянного напряжения, проданного на схему, 5 В.

Если при размыкании складываются напряжение питания и напряжение самоиндукции катушки, то.
Вообще, откуда берется 52 В?
Насколько я понимаю, напряжение самоиндукции катушки реле прямо пропорционально СКОРОСТИ изменения потока через витки катушки. В этом и разгадка 47В. (5В + 47В=52В.
Где 5В — это напряжение питания схемы, 47В — напряжение на катушке в начальный момент размыкания.
То есть, теоретически, возможно получить импульс и выше.
Это произойдёт при более высокой СКОРОСТИ РАЗМЫКАНИЯ КОНТАКТОВ кнопки.
e=- LdF/dt.
Вот эта дробь из формулы и есть обьяснение 47В.

Женя
Спасибо за труды, хорошо всё объясняете. Есть пару вопросов

1) Какой диод? Вот я понял зачем этот диод и пойду в радиомагазин и скажу: дайте мне-диод. Вот так просто. Диод
2) Я подключил кулер вместо реле. Смотрел осцилографом момент его выключения, не было всплеска при отключении. но был какой то затухающие колебания после отключения, я так понимаю что в некоторых кулерах уже встроен этот диод? А затухающие колебания я обьясняю тем что после отключения кулера, он еще продолжает крутится и получается что работает как гинератор и генерирует электричество? и Как избавится от этой ненужной генерации? И правильно ли я вообще это понимаю?
Ответьте кто то кто понимает

3591551
Если присутствие диода важно и обязательно то почему он изначально не присутствует в конструкции реле? Отговорка что места не хватает внутри корпуса реле не принимается. Производители никем и ничем не ограничены в реализации идеального реле не требующего внешней доработки. Или нужность диода это миф не смотря на фокусы с неонкой и ужастиках про пробои ключей или производители реле недоучки, дилетанты и вредители?

Garik
Это конечно все дико интересно, но почему мужик на видео дико не пропорциональный? Раскаченный бицепс и отсутсвие мышц предплечья, огромные грудные мышцы и не развитые мышцы плечевого пояса и шеи.

Занимайтесь общими комплексными упражнениями со своим весом (подтягивания, отжимания) и не усердствуйте в развитии только одной группы мышц это выглядит не естественно.

Владимир
Очень доступно и интересно. Занимаемся СКУД, охранкой, пожаркой и прочей слаботочкой, в том числе разной автоматикой. Молодёжи своей буду рекомендовать к просмотру, а то задолбали — зачем это нам ставить защитный диод. Спасибо за ваш труд, НО 22 минуты про обратную ЭДС — честно, устал смотреть, хотя может молодым и нормально будет. Ещё раз СПАСИБО!

Alexander
Правильно ли я понимаю, что при отсутствии диода может возникнуть такая ситуация, когда возникающая встречная ЭДС при определенных параметрах элементов схемы может нивелировать ЭДС от самого источника питания и реле не станет замыкаться из-за недостатка напряжения?

Technotika
Очень круто и доходчиво, а если бы показали затухащие колебания (любой конденсатор параллельно обмотке добавить) с амплитудой в 50 В — было видно всю дичь в цепи в момент отключения индуктивной нагрузки.

Dima
кстати этот диод увеличивает время отпускания реле (или магнита. на десятки миллисекунд (зависит от величины магнитной индукции. где это критично ставят RC. или комбинируют с диодом. (речь о постоянно токе)

Vladimir
Как бы ни хотелось, а от полей не абстрагироваться. -)
При разборе электронных и электрических схем всегда возвращаюсь к полям.
Так же как и к интегралам и дифференциалам.
Данный случай тому пример.

Собака
хотел сперва спросить про максимальное напряжение, которое выдержит диод и надо ли его расчитывать, но потом понял, что у него же нет сопротивления. насколько корректен такой вопрос?

Диод 2Д210А

В корзину

• Описание и характеристики
• Отзывы(0)

Кремниевый диффузионный лавинный полупроводниковый выпрямительный диод 2Д210А предназначен для преобразования переменного напряжения частотой до 5 кГц и имеет металлостеклянный корпус с жесткими выводами.

Технические характеристики

Параметр		Значение
Средний обратный ток при максимальном постоянном обратном напряжении, не более		1,5 мА
Постоянный обратный ток при постоянном обратном напряжении 800 В, не более		4,5 мА
Постоянное обратное напряжение		800 В
Среднее прямое напряжение при среднем постоянном прямом током 10 А и частотой 50 Гц, не более		1 В
Импульсное обратное напряжение		800 В
Постоянный (средний) прямой ток диода 2Д210А при температуре:	от -60 до +55°C	10 А
	+100°C	5 А
	+130°C	1 А
Импульсный прямой ток при частоте 50 Гц и интервале времени 50 мс при температуре:	от -60 до +50°C	50 А
	+100°C	25 А
	+130°C	5 А
Импульсный прямой ток диода при частоте 50 Гц, интервале времени 1,5 с и температуре:	от -60 до +50°C	30 А
	+100°C	15 А
	+130°C	3 А
Импульсный обратный ток при интервале времени 100 мкс		1,5 А
Средняя прямая рассеиваемая мощность при температуре:	от -60 до +50°C	20 А
	+100°C	10 А
	+130°C	2 А
Частота без снижения электрических режимов диода		1 кГц
Частота со снижением максимального среднего постоянно-обратного тока		5 кГц
Тепловое сопротивление переход-корпус		3°C/Вт
Температура перехода диода		+140°C
Температура окружающей среды		от -60 до +130°C
Габаритные размеры		31 x 19,5 x 11 мм
Масса с комплектующими деталями		8,32 г

Габаритные размеры диодов

Примечание

• При монтаже диодов на теплоотвод или шасси диоды должны удерживаться ключом за шестигранное основание и усилия затяжки — не более 1,47 Н·м (0,15 кгс·м).
• При монтаже запрещается прилагать усилие к изолированному выводу, превышающее 4,9 Н (0,5 кгс).

Исполнения диодов

Варианты исполнения полупроводниковых выпрямительных диодов в зависимости от вида приёмки:

• отдел технического контроля — ОТК;
• особо стойкие и особо стабильные — ОС 2Д210А и 2Д210А ОС;
• приемка заказчика — ПЗ;
• военная приемка — ВП.

Отзывы

Что такое обратный диод? — Структура, работа, преимущества и приложения

Определение:  Обратный диод — это полупроводниковый прибор, работающий в режиме обратного смещения. Он разработан путем обеспечения изменения конструктивных характеристик стабилитрона и туннельного диода. Это одностороннее устройство, потому что его конструктивный механизм позволяет ему работать только в одном направлении.

Предназначен для специальных целей. Он работает так же при обратном смещении, как обычный диод работает при прямом смещении. Характеристики отрицательного сопротивления туннельного диода используются в обратном диоде.

Структура обратного диода

Конструкция обратного диода аналогична конструкции туннельного диода. Одна сторона перехода слегка легирована, а другая сторона перехода сильно легирована. Сгенерированные таким образом характеристики напоминают характеристики туннельного диода.

Работа диода происходит в режиме обратного смещения, поэтому он называется обратным диодом.

Обозначение схемы обратного диода

Обозначение схемы обратного диода представляет собой слегка измененное обозначение обычного P-N диода. Анодный вывод диода такой же, как у обычного диода, в то время как катодный вывод немного изменен, чтобы отличить диод от обычных диодов P-N.

Работа обратного диода

Принцип работы обратного диода аналогичен принципу работы туннельного диода, механизм квантового туннелирования играет решающую роль в проведении тока в режиме обратного смещения. Работу обратного диода можно подробно понять с помощью диаграммы энергетических зон обратного диода.

На приведенной выше диаграмме можно увидеть энергетическую зону полупроводника без смещения. Полоса, которая находится на более высоком энергетическом уровне, называется зона проводимости , а зона, которая находится на более низком энергетическом уровне, называется валентной зоной .

Когда к электронам подводится внешняя энергия, они достигают возбужденного состояния энергии и входят в зону проводимости. Когда электроны переходят из валентной зоны в зону проводимости, они оставляют после себя дырки в валентной зоне.

В условиях отсутствия смещения заполненная валентная зона противоположна заполненной зоне проводимости. Но когда к полупроводнику применяется обратное смещение, P-область перемещается вверх по отношению к N-области. Заполненная полоса на стороне P находится напротив пустой полосы на стороне N. Таким образом, электроны начинают туннелировать из заполненной зоны в P-области в пустую зону в N-области.

Таким образом, ток течет даже в состоянии обратного смещения. Когда применяется прямое смещение, сторона N перемещается вверх по отношению к стороне P. Таким образом, заполненная валентная зона полупроводника N-типа будет прямо противоположна пустой зоне проводимости P-типа. Таким образом, электроны перетекают из N-типа в P-тип.

Обратный диод работает в режиме обратного смещения. Создается область отрицательного сопротивления , и эта область используется для работы диода.

Характеристики обратного диода

Обратные характеристики аналогичны характеристикам стабилитрона. Прямые характеристики можно понять с помощью приведенной ниже диаграммы. Первоначально ток увеличивается с увеличением напряжения, но через определенное время величина тока становится постоянной. Он не показывает значительного увеличения, даже если изменение напряжения велико.

Преимущества обратного диода

1. Температурная чувствительность: Температурная чувствительность обратного диода меньше, чем температурная чувствительность обычного диода. Чувствительность обратного диода составляет -0,1 мВ/ ⁰ C как для полупроводникового материала, т.е. германия, так и для кремния. С другой стороны, чувствительность обычного диода составляет -2 мВ/ ⁰ C . Таким образом, обратный диод менее подвержен влиянию изменения температуры из-за чувствительности к низким температурам.
2. Low Break Point: Точка излома обратного диода составляет 0 В, тогда как точка излома обычного диода находится в диапазоне 0,6–0,7 В. Таким образом, его низкая точка излома эффективна для различных приложений, поскольку устройство может выдерживать высокие величина напряжения без пробоя устройства.

Несмотря на то, что точка разрыва обычного диода не является низкой, он не выдерживает высокого напряжения, и если напряжение превышает 0,6 В-0,7 В , диод выходит из строя.

3. Низкий уровень шума: Уровень шума этих диодов низкий, поэтому отношение сигнал/шум в случае диода намного лучше, чем у обычных диодов.
4. Эффективность: Эффективность диода также лучше, чем у обычного диода, структурные характеристики придают диоду способность улучшать свои характеристики.

Применение обратного диода

1. Детектор : Может использоваться в качестве детектора до частоты 40 ГГц. Он обладает низкой емкостью, поэтому проблема накопления заряда в этих диодах сведена к минимуму. Кроме того, его нелинейные характеристики для слабого сигнала делают его пригодным для применения в детекторе.
2. Переключатель: Низкая емкость этих диодов позволяет диоду эффективно переключаться из включенного состояния в выключенное. Таким образом, он используется в коммутационных схемах.
3. Выпрямитель: Используется для выпрямления сигнала с малым пиковым напряжением, т.е. около 0,1–0,7 В.

Все дело в обратном диоде. Его способность обладать низкой емкостью используется в коммутационных приложениях. Кроме того, это также находит значение в схемах выпрямителя.

Взаимодействие с читателем

Обратный диод — обозначение, конструкция, работа и применение

Что такое обратный диод? Символ, клеммы, конструкция, работа, VI Характеристики и применение

Диод является одним из наиболее важных электронных компонентов на основе полупроводников, используемых почти в каждом электронном оборудовании. Существуют различные типы диодов, которые производятся и используются для конкретных приложений. Одним из таких диодов является обратный диод. Он используется для работы с обратным смещением и работает на квантовом туннелировании, как в туннельном диоде, что позволяет ему иметь очень высокую скорость переключения.

Содержание

Что такое обратный диод?

Обратный диод, также известный как обратный диод, представляет собой диод с PN-переходом, предназначенный для работы при обратном смещении. Он имеет сходство с диодом Зенера и туннельным диодом. На самом деле, это модифицированная форма стабилитрона и туннельного диода, имеющая комбинированные характеристики обоих диодов, т. е. операцию обратного смещения стабилитрона и отрицательное сопротивление или туннельный эффект туннельного диода.

Однако туннельный эффект уменьшается, что приводит к исчезновению области отрицательного сопротивления. Он может проводить в обоих направлениях, однако имеет более низкий импеданс при обратном смещении по сравнению с прямым смещением. Имеет низкий диапазон рабочего напряжения.

Редко доступен и мало используется. Однако из-за высокой скорости переключения он используется в высокочастотных устройствах, таких как ВЧ-смесители и умножители. Он может выпрямлять сигналы низкого напряжения.

Символ обратного диода

Символ обратного диода напоминает обычный диод с PN-переходом. Со стороны катода он немного изменен, а со стороны анода остался прежним. Полоска со стороны катода изменена, как показано на рисунке ниже.

В обратном диоде анод P-типа, а катод N-типа с PN-переходом, как в обычном диоде с PN-переходом. Но ток течет от катода к аноду в обратном направлении, в отличие от диода с PN-переходом. На приведенном выше рисунке также показаны клеммы P и N тыльного диода BD4 (разновидность германиевого туннельного диода).

Related Posts

• Стабилитрон: символ, конструкция, работа и применение
• Туннельный диод: обозначение, конструкция, работа и применение

Конструкция

Он имеет конструкцию, аналогичную туннельному диоду, за исключением того, что концентрация примеси немного меньше. Это помогает выровнять зону проводимости и валентную зону, чтобы он мог проводить как обычный PN-диод при прямом смещении. Таким образом, при прямом смещении нет квантового туннелирования или туннельного тока. Однако при обратном смещении может протекать огромный туннельный ток.

Поскольку квантовое туннелирование происходит только при обратном смещении, оно имеет более низкий импеданс и лучшую проводимость при обратном смещении. Поэтому он называется обратным диодом.

Рабочий

Обратный диод работает по принципу квантового туннелирования. Он работает аналогично туннельному диоду, за исключением того, что туннелирование происходит при обратном смещении. При прямом смещении он работает как обычный диод с PN-переходом. Он имеет лучшую проводимость тока при обратном смещении, чем при прямом смещении. Его работу можно объяснить, используя диаграмму энергетических зон при различном смещении.

Несмещенный

В несмещенном состоянии задний диод не подключен к какому-либо источнику питания. Зона проводимости находится на более высоком энергетическом уровне, чем валентная зона. Электрон изначально находится в валентной зоне. Когда они приобретают достаточно энергии, они прыгают в зону проводимости, оставляя после себя пустые пространства, называемые дырками.

В несмещенных условиях проводимость тока отсутствует, так как проводимость и валентная зона сильно отличаются друг от друга. Для квантового туннелирования зона проводимости и валентная зона N-типа и P-типа должны быть на одном уровне, как описано ниже при обратном смещении.

Похожие сообщения:

• Диод Шоттки: конструкция, работа и применение
• Диод Шокли: конструкция, работа, характеристики и применение

Прямое смещение

В прямом смещении анод подключен к более высокому потенциалу, чем катод обратного диода. Он работает так же, как обычный диод с PN-переходом. Он не проводит до тех пор, пока приложенное напряжение не превысит определенный предел.

В N-типе больше всего электронов, а в P-типе больше всего дырок. Из-за приложенного потенциала электроны получают энергию и находятся в зоне проводимости слоя n-типа, в то время как дырки находятся в валентной зоне слоя p-типа. Поскольку при прямом смещении он работает как обычный диод, а ток течет из-за основных носителей, электроны перетекают из слоя N-типа в слой P-типа, в то время как дырки перемещаются из P-типа в N-тип в противоположном направлении, что приводит к току проводимость.

Согласно диаграмме энергетических зон, щель между зоной проводимости и валентной зоной соответствующего слоя уменьшается, и электроны получают достаточную энергию, чтобы пересечь запрещенную зону.

Обратное смещение

При обратном смещении анод подключен к более низкому напряжению, чем катод обратного диода. Обычно он используется в этом режиме, когда происходит квантовое туннелирование.

Согласно рисунку энергетических зон, за счет приложения обратного напряжения увеличивается зазор между зоной проводимости и валентной зоной обоих слоев. Однако из-за увеличения ширины запрещенной зоны и высокой концентрации легирования зона проводимости полупроводника N-типа и валентная зона полупроводника p-типа падают на один и тот же энергетический уровень. Следовательно, электроны могут легко проходить через соединение, известное как квантовое туннелирование. Эти туннельные электроны вызывают туннельный ток.

Похожие сообщения:

• Что такое диод? Конструкция и работа диода PN-перехода
• Типы диодов и их применение

VI Характеристики обратного диода

V-I характеристика показывает зависимость между напряжением и током через устройство. Ось x представляет напряжение на нем, а ось y представляет ток через него. Вот характеристическая кривая VI обратного диода.

При прямом смещении он работает как обычный диод с PN-переходом. Он имеет очень маленькую область отрицательного сопротивления, которой практически можно пренебречь. Первоначально его ток увеличивается с увеличением прямого напряжения до небольшой степени. Далее ток падает и остается постоянным до тех пор, пока напряжение не достигнет порогового значения. При обратном смещении диод действует как стабилитрон с очень низким напряжением пробоя из-за квантового туннелирования.

Преимущества и недостатки обратных диодов

Преимущества

Вот некоторые преимущества обратного диода

Низкая емкость перехода: Из-за высокой концентрации примеси он имеет низкую емкость перехода, что приводит к малому времени восстановления.

Высокая скорость переключения : Благодаря низкой емкости перехода он имеет высокую скорость переключения, но низкое рабочее напряжение. Поэтому он лучше всего подходит для низковольтных радиочастотных приложений.

Температура: Температура оказывает меньшее влияние на его электрические свойства по сравнению с обычным PN-диодом. Он имеет более низкую температурную чувствительность, чем PN-диод. Поэтому изменение температуры не оказывает на него существенного влияния.

Шум: Обратный диод имеет более высокое SNR (отношение сигнал-шум) по сравнению с PN-диодом. Они создают очень низкий уровень шума.

Низкое рабочее напряжение: Обратный диод работает при очень низком напряжении. Он не требует высокого напряжения, как обычный диод PN, чтобы начать проводимость, которая составляет около 0,7 вольт.

КПД: Имеет более высокий КПД, чем обычный PN-диод для низковольтных приложений.

Недостатки

Вот некоторые недостатки обратного диода

Низкий туннельный ток: Обратный диод имеет меньший туннельный эффект по сравнению с туннельным диодом, поэтому он имеет меньший туннельный ток.

Низкое напряжение: Имеет очень маленькую область истощения и очень низкую емкость перехода. Поэтому он не выдерживает высоких напряжений. Это может привести к необратимому повреждению устройства. Он подходит только для напряжений ниже 0,6 В.

Похожие сообщения:

• Лазерный диод: конструкция, работа, типы и применение
• Фотодиод: типы, конструкция, режимы работы и применение

Области применения заднего диода

Он в основном используется из-за высокой скорости переключения.