Hochleistungs-Gleichrichterdioden: Grundparameter, Funktionsprinzip

Obwohl alle Dioden Gleichrichter sind, wird der Begriff normalerweise auf Geräte angewendet, die Strom liefern sollen, um sie von denen zu unterscheiden, die für Kleinsignalschaltungen verwendet werden. Die Hochleistungs-Gleichrichterdiode dient zum Gleichrichten von Wechselstrom mit einer niedrigen Versorgungsfrequenz von 50 Hz, wobei unter Last eine hohe Leistung abgegeben wird.

Diodeneigenschaften

Die Hauptaufgabe der Diode ist Wechselstrom-Gleichstrom-Umwandlung durch den Einsatz in Gleichrichterbrücken. Dadurch kann Strom nur in eine Richtung fließen und die Stromversorgung am Laufen gehalten werden.

Das Funktionsprinzip einer Gleichrichterdiode ist leicht zu verstehen. Sein Element besteht aus einer Struktur, die als pn-Übergang bezeichnet wird. Die p-Seite wird als Anode bezeichnet und die n-Seite wird als Kathode bezeichnet. Der Strom wird von der Anode zur Kathode geleitet, wodurch er fast vollständig daran gehindert wird, in die entgegengesetzte Richtung zu fließen. Dieses Phänomen wird als Richten bezeichnet. Es wandelt Wechselstrom in unidirektionalen Strom um. Geräte dieser Art können einen höheren Strom verarbeiten als herkömmliche Dioden, weshalb sie als leistungsstark bezeichnet werden. Die Fähigkeit, eine hohe Strommenge zu führen, kann als ihr Hauptmerkmal eingestuft werden.

Heute am häufigsten verwendete Siliziumdioden. Im Vergleich zu Elementen aus Germanium haben sie eine große Bindungsfläche. Da Germanium einen geringen Wärmewiderstand hat, werden die meisten Halbleiter aus Silizium hergestellt. Germanium-Bauelemente haben eine deutlich niedrigere zulässige Sperrspannung und Übergangstemperatur. Der einzige Vorteil einer Germaniumdiode gegenüber Silizium ist ihr niedrigerer Wert. Spannung während des Betriebs in Vorwärtsrichtung (VF (IO) = 0,3 ÷ 0,5 V für Germanium und 0,7 ÷ 1,4 V für Silizium).

Gleichrichtertypen und technische Parameter

Es gibt heute viele verschiedene Arten von Gleichrichtern. Sie werden in der Regel klassifiziert nach:

• maximaler Rückstrom;
• maximaler Spitzenstrom;
• maximale Sperrspannung;
• Gleichspannung;
• Art der Verpackung;
• maximaler und mittlerer gleichgerichteter Strom.

Die gängigsten Typen sind 1 A, 1,5 A, 3 A, 5 A und 6 A. Es gibt auch Standardgeräte mit einem maximalen mittleren gleichgerichteten Strom von bis zu 400 A. Die Durchlassspannung kann von 1,1 mV bis 1,3 kV reichen.

Die wichtigsten Parameter von Gleichrichterdioden sind durch folgende zulässige Grenzen gekennzeichnet:

• IFN - Nenndurchlassstrom;
• IFRM - wiederholbare Spitzenstromdiodenleitfähigkeit (z. B. für Impulse mit einer Dauer von nicht mehr als 3,5 ms und einer Frequenz von 50 Hz);
• IFSM - nicht wiederholbare Spitzenstromleitfähigkeit (z. B. für einen Impuls mit einer Dauer von weniger als 10 ms);
• VRWM - Spitzensperrspannung (oder durchschnittliche Sperrspannung beim Arbeiten in einem Wellengleichrichter mit ohmscher Last);
• VRRM - Spitzenrepetitive Sperrspannung;
• VRSM - Unveränderte Spitzenrückspannung;
• PTOT ist der Maximalwert der Verlustleistung des Elements;
• maximale Übergangstemperatur Tj;
• Wärmebeständigkeit unter Betriebsbedingungen Rth;
• der maximale Momentanstrom der Diode (er bestimmt den Widerstand bei Überlastung).

Ein Beispiel für ein Hochleistungselement ist eine duale Hochstrom-Gleichrichterdiode mit 2x30A Strom, was besser ist alle geeignet für Basisstationen, Schweißgeräte, AC / DC-Netzteile und industrielle Anwendungen.

Angewandter Wert

Als einfachstes Halbleiterbauelement hat eine solche Diode ein breites Anwendungsspektrum in modernen elektronischen Systemen. Verschiedene elektronische und elektrische Schaltungen verwenden diese Komponente als wesentliches Gerät, um das gewünschte Ergebnis zu erzielen. Das Anwendungsgebiet von Gleichrichterbrücken und Dioden ist weitreichend. Hier sind einige Beispiele:

• Einbeziehung von Wechselstrom in konstante Spannung;
• Trennung von Signalen von der Stromversorgung;
• Spannungsreferenz;
• Signalgrößensteuerung;
• Mischen von Signalen;
• Erkennungssignale;
• Beleuchtungssysteme;
• Laser.

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Hochleistungs-Gleichrichterdioden sind ein wesentlicher Bestandteil von Netzteilen. Sie werden verwendet, um den Strom in Computern und Autos zu regulieren, und können auch in Batterieladegeräten und Computernetzteilen verwendet werden.

Darüber hinaus werden sie oft für andere Zwecke verwendet (zB in einem Detektor von Funkempfängern zur Durchführung einer Funkmodulation). Die Schottky-Dioden-Variante wird besonders in der Digitalelektronik geschätzt. Der Betriebstemperaturbereich von -40 bis +175 °C ermöglicht den Einsatz dieser Geräte unter allen Bedingungen.