Dátum zverejnenia: 23.12.2017
Viete, čo je spätné napätie?
Obrátené napätie je typ energetického signálu, ktorý vzniká pri prepólovaní elektrický prúd. Toto napätie sa často vyskytuje, keď sa na diódu aplikuje obrátená polarita, čo spôsobí, že dióda reaguje opačným smerom. Táto reverzná funkcia môže tiež vytvoriť prierazné napätie v dióde, pretože to často preruší obvod, na ktorý je napätie privedené.
K spätnému napätiu dochádza, keď je zdroj pripojenia napájacieho signálu k obvodu aplikovaný obráteným spôsobom. To znamená, že zdroj kladného vodiča je pripojený k zemi alebo zápornému vodiču obvodu a naopak. Tento prenos napätia často nie je určený, pretože väčšina elektrické schémy neschopný zvládať stres.
Keď je na obvod alebo diódu privedené minimálne napätie, môže to spôsobiť, že obvod alebo dióda budú pracovať pri opačné poradie. To môže spôsobiť reakciu, ako je nesprávne otáčanie motora ventilátora skrinky. V takýchto prípadoch bude prvok naďalej fungovať.
Keď je množstvo napätia aplikovaného na obvod príliš veľké, signál pre prijímací obvod sa nazýva prierazné napätie. Ak vstupný signál, ktorý bol obrátený, prekračuje povolené napätie pre obvod udržať, obvod môže byť poškodený nad rámec zvyšku použiteľnosti. Bod, v ktorom je obvod poškodený, sa vzťahuje na hodnotu prierazného napätia. Toto prierazné napätie má niekoľko ďalších názvov, spätné špičkové napätie alebo spätné prierazné napätie.
Spätné napätie môže spôsobiť poruchové napätie, ktoré tiež ovplyvňuje činnosť iných komponentov obvodu. Okrem škodlivých diód a funkcií obvodu spätného napätia sa môže stať aj špičkou spätného napätia. V takýchto prípadoch obvod nemôže obsiahnuť množstvo vstupného výkonu zo signálu, ktorý bol obrátený, a môže vytvoriť prierazné napätie medzi izolátormi.
Toto prierazné napätie, ktoré sa môže vyskytnúť na komponentoch obvodu, môže spôsobiť poruchu komponentov alebo izolátorov drôtov. To ich môže zmeniť na signálne vodiče a poškodiť obvod vedením napätia do rôznych častí obvodu, ktoré by ho nemali prijímať, čo spôsobuje nestabilitu v celom obvode. To môže spôsobiť napäťové oblúky medzi komponentmi, ktoré môžu byť tiež dostatočne silné na zapálenie rôznych komponentov obvodu a spôsobiť požiar.
Počas životného cyklu budovy sú v určitých obdobiach potrebné renovačné práce na modernizáciu interiéru. Modernizácia je nevyhnutná aj vtedy, keď dizajn interiéru či funkčnosť zaostáva za modernou dobou.
V Rusku je viac ako 100 miliónov bytových jednotiek a väčšina z nich sú „rodinné domy“ alebo chaty. V mestách, na predmestiach a na vidieku sú vlastné domy veľmi bežným typom bývania.
Prax navrhovania, výstavby a prevádzky budov je najčastejšie kolektívnym úsilím rôznych skupín odborníkov a profesií. V závislosti od veľkosti, zložitosti a účelu konkrétneho stavebného projektu môže projektový tím zahŕňať:
1. Realitný developer, ktorý zabezpečuje financovanie projektu;
Jedna alebo viac finančných inštitúcií alebo iných investorov, ktorí poskytujú financovanie;
2. miestne plánovacie a riadiace orgány;
3. Služba, ktorá vykonáva ALTA/ACSM a stavebné prieskumy počas celého projektu;
4. Manažéri budov, ktorí koordinujú úsilie rôznych skupín účastníkov projektu;
5. licencovaní architekti a inžinieri, ktorí navrhujú budovy a pripravujú stavebné dokumenty;
D jód- dizajnovo najjednoduchší v slávnej rodine polovodičové zariadenia. Ak vezmete polovodičovú dosku, napríklad germánium, a do jej ľavej polovice zavediete akceptorovú nečistotu a do pravej polovice donorovú nečistotu, potom na jednej strane dostanete polovodič typu P, respektíve na druhej strane typu N . V strede kryštálu získate tzv P-N križovatka , ako je znázornené na obrázku 1.
Rovnaký obrázok ukazuje konvenčné grafické označenie diódy v diagramoch: katódový terminál (záporná elektróda) je veľmi podobný znaku „-“. Je ľahšie si to takto zapamätať.
Celkovo sú v takomto kryštáli dve zóny s rôznou vodivosťou, z ktorých vychádzajú dva výstupy, takže výsledné zariadenie bolo tzv. dióda, keďže predpona „di“ znamená dva.
IN v tomto prípade dióda sa ukázala ako polovodičová, ale podobné zariadenia boli známe skôr: napríklad v ére vákuové trubice existovala trubicová dióda nazývaná kenotron. Teraz sú takéto diódy vecou histórie, hoci prívrženci „elektrónkového“ zvuku tomu veria elektrónkový zosilňovač aj usmerňovač anódového napätia musí byť elektrónkový!
Obrázok 1. Štruktúra diódy a označenie diódy na schéme
Na prechode polovodičov s vodivosťou P a N sa ukáže P-N križovatka ( P-N križovatka) , ktorý je základom všetkých polovodičových zariadení. Ale na rozdiel od diódy, ktorá má len jeden prechod, majú dva P-N prechody a napríklad pozostávajú zo štyroch prechodov naraz.
P-N prechod v pokoji
Aj keď P-N prechod, v tomto prípade dióda, nie je nikde zapojený, stále v ňom prebiehajú zaujímavé fyzikálne procesy, ktoré sú znázornené na obrázku 2.
Obrázok 2. Dióda v pokoji
V oblasti N je nadbytok elektrónov, nesie záporný náboj a v oblasti P je náboj kladný. Tieto náboje spolu tvoria elektrické pole. Pretože na rozdiel od nábojov majú tendenciu sa navzájom priťahovať, elektróny zo zóny N prenikajú do pozitívne nabitej zóny P a vyplňujú niektoré diery. V dôsledku takéhoto pohybu sa vo vnútri polovodiča objaví prúd, aj keď veľmi malý (niekoľko nanoampérov).
V dôsledku tohto pohybu sa hustota látky na strane P zvyšuje, ale do určitej hranice. Častice majú zvyčajne tendenciu šíriť sa rovnomerne po celom objeme látky, tak ako sa vôňa parfumu šíri po celej miestnosti (difúzia), takže skôr či neskôr sa elektróny vrátia späť do N zóny.
Ak pre väčšinu spotrebiteľov elektriny nezáleží na smere prúdu - žiarovka sa rozsvieti, dlaždica sa zahreje, potom pre diódu zohráva smer prúdu obrovskú úlohu. Hlavnou funkciou diódy je viesť prúd v jednom smere. Práve túto vlastnosť poskytuje P-N križovatka.
Otočenie diódy v opačnom smere
Ak je napájací zdroj pripojený k polovodičovej dióde, ako je znázornené na obrázku 3, potom cez P-N prechod nebude prechádzať žiadny prúd.
Obrázok 3. Reverzné pripojenie diódy
Ako je možné vidieť na obrázku, kladný pól zdroja energie je pripojený k oblasti N a záporný pól je pripojený k oblasti P. V dôsledku toho sa elektróny z oblasti N ponáhľajú na kladný pól zdroja. Na druhej strane kladné náboje (diery) v oblasti P sú priťahované záporným pólom zdroja energie. Preto v plochy P-N prechod, ako vidno na obrázku, vzniká prázdnota, jednoducho tu nie je čím viesť prúd, nie sú tam žiadne nosiče náboja.
So zvyšujúcim sa napätím zdroja energie sú elektróny a diery stále viac priťahované elektrickým poľom batérie, zatiaľ čo v oblasti P-N prechodu je čoraz menej nosičov náboja. Preto pri spätnom spínaní netečie cez diódu žiadny prúd. V takýchto prípadoch je zvykom hovoriť Polovodičová dióda je zablokovaná proti spätnému napätiu.
Zvýšenie hustoty hmoty v blízkosti pólov batérie vedie k výskyt difúzie, - túžba po rovnomernom rozložení hmoty v celom objeme. Toto sa stane pri odpojení batérie.
Reverzný prúd polovodičovej diódy
Tu nastal čas spomenúť si na nemainstreamové médiá, na ktoré sa bežne zabúda. Faktom je, že aj v zatvorenom stave prechádza cez diódu malý prúd, nazývaný reverzný. Toto spätný prúd a je tvorený vedľajšími nosičmi, ktoré sa môžu pohybovať úplne rovnakým spôsobom ako hlavné, len opačným smerom. Prirodzene, k takémuto pohybu dochádza pri spätnom napätí. Spätný prúd je zvyčajne malý, čo je spôsobené malým počtom menšinových nosičov.
So zvyšujúcou sa teplotou kryštálu sa zvyšuje počet menšinových nosičov, čo vedie k zvýšeniu spätného prúdu, čo môže viesť k deštrukcii P-N prechodu. Preto sú prevádzkové teploty pre polovodičové zariadenia - diódy, tranzistory, mikroobvody obmedzené. Aby sa zabránilo prehriatiu, na chladičoch sú nainštalované výkonné diódy a tranzistory - radiátory.
Zapnutie diódy v smere dopredu
Zobrazené na obrázku 4.
Obrázok 4. Priame zapojenie diódy
Teraz zmeňme polaritu zdroja: pripojte mínus k oblasti N (katóda) a plus k oblasti P (anóda). S týmto zahrnutím do oblasti N budú elektróny odpudzované od mínus batérie a budú sa pohybovať smerom strana P-N prechod. V oblasti P budú kladne nabité otvory odpudzované od kladného pólu batérie. Elektróny a diery sa ponáhľajú k sebe.
Nabité častice s rôznou polaritou sa zhromažďujú v blízkosti P-N prechodu a medzi nimi vzniká elektrické pole. Preto elektróny prekonajú P-N prechod a pokračujú v pohybe cez P zónu V tomto prípade sa niektoré z nich rekombinujú s dierami, ale väčšina z nich sa ponáhľa do plusu batérie preteká diódou.
Tento prúd sa nazýva jednosmerný prúd. Je obmedzený technickými údajmi diódy, určitou maximálnou hodnotou. Pri prekročení tejto hodnoty hrozí porucha diódy. Treba však poznamenať, že smer dopredného prúdu na obrázku sa zhoduje so všeobecne akceptovaným smerom, opačným k pohybu elektrónov.
Dá sa tiež povedať, že pri doprednom smere zapínania je elektrický odpor diódy relatívne malý. Pri spätnom zapnutí bude tento odpor mnohonásobne väčší cez polovodičovú diódu (neberie sa tu do úvahy zanedbateľný spätný prúd). Zo všetkého vyššie uvedeného môžeme konštatovať, že dióda sa správa ako obyčajný mechanický ventil: otočený jedným smerom - voda tečie, otočený druhým - tok sa zastaví. Pre túto vlastnosť dostala dióda meno polovodičové hradlo.
Aby ste podrobne pochopili všetky schopnosti a vlastnosti polovodičovej diódy, mali by ste sa s ňou zoznámiť voltampérová charakteristika. Je tiež dobré dozvedieť sa o rôznych dizajnoch diód a frekvenčných vlastnostiach, výhodách a nevýhodách. O tom bude reč v nasledujúcom článku.
Základné parametre diód- toto je priepustný prúd diódy (I pr) a maximálne spätné napätie diódy (U rev). Toto sú tie, ktoré potrebujete vedieť, ak je úlohou vyvinúť nový usmerňovač pre zdroj energie.
Dopredný prúd diódy možno ľahko vypočítať, ak je známy celkový prúd, ktorý odoberie záťaž nového zdroja. Potom, aby ste zabezpečili spoľahlivosť, je potrebné túto hodnotu mierne zvýšiť a dostanete prúd, pre ktorý je potrebné vybrať diódu pre usmerňovač. Napríklad napájací zdroj musí vydržať prúd 800 mA. Preto volíme diódu, ktorej dopredný prúd diódy je 1A.
Maximálne spätné napätie diódy- ide o parameter, ktorý závisí nielen od hodnoty striedavého napätia na vstupe, ale aj od typu usmerňovača. Na vysvetlenie tohto tvrdenia zvážte nasledujúce obrázky. Zobrazujú všetky základné obvody usmerňovača.
Ryža. 1
Ryža. 2
Obrázok 2 znázorňuje celovlnný usmerňovač so stredovým výstupom. V ňom, rovnako ako v predchádzajúcom, musia byť diódy zvolené so spätným napätím 3-krát vyšším ako je efektívna vstupná hodnota.
Polovodičové diódové zariadenie.
Priame a spätné zapojenie diódy, charakterizujte dopredné a spätné napätie, dopredné a spätné prúdy diódy.
Graf priameho spojenia je nakreslený v prvom kvadrante. To ukazuje, že čím väčšie je napätie, tým väčší je prúd. Navyše do určitého bodu sa napätie zvyšuje rýchlejšie ako prúd. Potom však dôjde k obratu a napätie zostane takmer nezmenené, ale prúd sa začne zvyšovať. Pre väčšinu diód sa tento bod obratu vyskytuje v rozsahu 0,5...1 V. Hovorí sa, že toto napätie „klesne“ cez diódu. To znamená, že ak pripojíte žiarovku podľa prvej schémy na obr. 3, a napätie vašej batérie je 9 V, potom už žiarovka nedostane 9 V, ale 8,5 alebo dokonca 8 (podľa typu diódy). Týchto 0,5...1 V je pokles napätia na dióde. Pomalý nárast prúdu na napätie 0,5...1V znamená, že v tomto úseku diódou nepreteká prakticky žiadny prúd ani v priepustnom smere.
Graf spätného prepínania je nakreslený v treťom kvadrante. Z toho je zrejmé, že na významnej ploche zostáva prúd takmer nezmenený a potom sa zvyšuje ako lavína. čo to znamená Ak zapnete žiarovku podľa druhej schémy na obr. 3, potom sa nerozsvieti, pretože diódou neprechádza prúd v opačnom smere (presnejšie, ide, ako je vidieť na grafe, ale tento prúd je taký malý, že lampa sa nerozsvieti). Ale dióda nemôže odolávať napätiu donekonečna. Ak zvýšite napätie napríklad na niekoľko stoviek voltov, tak toto vysoké napätie diódu „prerazí“ (pozri inflexný bod na opačnej vetve grafu) a diódou potečie prúd. Ale „rozpad“ je nezvratný proces (pre diódy). To znamená, že takéto „zlomenie“ povedie k vyhoreniu diódy a buď úplne prestane prechádzať prúdom v akomkoľvek smere, alebo naopak – bude prechádzať prúdom vo všetkých smeroch.
Obr.3. Priame pripojenie p-n križovatky
Nechajte elektróny 1, 2, 3 difundovať do p-vrstvy, ktorá na chvíľu stratí elektrickú neutralitu a získa nadbytočný záporný náboj. Medzi p-vrstvou a jej výstupom vzniká elektrické pole, ktoré vymršťuje elektróny 4, 5, 6 z najbližších dráh párovo-elektronických väzieb polovodiča typu p do vonkajšieho obvodu. Potom sa elektróny 1, 2, 3 začnú difúzne pohybovať cez otvory doprava k pravému kontaktu.
Počas difúzie elektrónov 1, 2, 3 n-vrstva tiež stráca elektrickú neutralitu a získava nadbytočný kladný náboj. Medzi n-vrstvou a jej výstupom vzniká elektrické pole, ktoré nasáva elektróny 7, 8, 9 z vonkajšieho obvodu V dôsledku toho tečie jednosmerný prúd na ľavom a pravom kontakte, ako aj cez štruktúru. Veľkosť dopredného prúdu je určená oblasťou pn prechodu a závisí od použitého dopredného napätia a obmedzujúceho odporu.
Obr.4. Reverzné prepínanie p-n križovatky
Schéma zapojenia pre spätné zapojenie pn prechodu je na obr.4. Vplyvom spätného napätia väčšinové nosiče 1 a 2 odtekajú od hraníc prechodu, takže p-n prechod sa rozširuje. Pre väčšinu nosičov je vytvorené silné retardačné pole, takže difúzia nosiča je nemožná. Pole pôsobiace pri prechode sa pre menšinové nosiče zrýchľuje, takže dochádza k driftu nosiča. Driftový prúd má tri zložky: tepelný generovaný prúd, tepelný prúd a zvodový prúd.
Tepelný generovaný prúd vytvárajú minoritné nosiče 5 a 6, ktoré sú generované v prechodovej oblasti, a závisí od teploty Itr(T) = Itr(T0)eT, kde T0 je počiatočná hodnota teploty (250C); T - aktuálna hodnota teploty; T - zmena teploty; - teplotný koeficient. Tepelný generovaný prúd prevláda v kremíkových diódach, ktoré majú väčšiu šírku p-n prechodu v porovnaní s germániovými diódami.
Tepelný prúd vytvárajú menšinové nosiče 3 a 4, ktoré sú generované v polovodičových vrstvách susediacich s prechodom. Na germániových p-n prechodoch prevláda tepelný prúd. Závisí od teploty It(T) = It(T0)eT. Na odhadovanie prúdov závislých od teploty existuje základné pravidlo: so zvýšením teploty o 100 °C sa spätný prúd zvýši o faktor 2.
Zvodový prúd je vytváraný menšinovými nosičmi, ktoré sú generované na povrchu vrstiev. Tento prúd nezávisí od teploty, pretože určuje stav povrchu polovodičového kryštálu. Hlavným znakom zvodového prúdu je nestabilita v priebehu času, ktorá sa nazýva tečenie.
Celková hodnota minoritného nosného prúdu pri teplotách do 400C je oveľa menšia ako difúzny prúd: Ipr/Irev = 104 - 105. Z tohto vzťahu vyplýva, že asymetrický stupňovitý p-n prechod má vlastnosti ventilu.
Prečítajte si tiež:
|
CVC diódy.
(volt-napäťová charakteristika) - graf závislosti prúdu cez dvojsvorkovú sieť od napätia na tejto dvojsvorkovej sieti. Najčastejšie sa berú do úvahy charakteristiky prúdového napätia nie lineárne prvky(stupeň nelinearity je určený koeficientom nelinearity, pretože pre lineárne prvky je charakteristika prúdového napätia priamka a nie je zvlášť zaujímavá.
Nelinearita charakteristiky prúd-napätie je spôsobená skutočnosťou, že odpor NE závisí od použitého napätia (diódy, zenerove diódy) alebo od prúdu (termistory). Prúdovo-napäťové charakteristiky nelineárnych prvkov sú opísané rovnicami, ktorých stupne sú vyššie ako prvé. Pretože odpor NE je premenlivý, okamžitá hodnota prúdu v nich nie je úmerná okamžitým hodnotám napätia. (str. 117 manuál)
Dopredný a spätný prúd. Dopredné a spätné napätie.
Keď je odpor p-n prechodu nízky, prúd tzv jednosmerný prúd. Čím väčšia je plocha p-n križovatky a napätie zdroja energie, tým väčší je dopredný prúd. Ak sú póly prvku obrátené, dióda bude v uzavretom stave. Vytvorí sa zóna ochudobnená o elektróny a diery, ktorá poskytuje veľmi vysokú odolnosť voči prúdu. V tejto zóne však stále dôjde k malej výmene nosičov prúdu medzi oblasťami diódy. Diódou teda potečie prúd, ale mnohonásobne menší ako jednosmerný prúd. Tento prúd sa nazýva reverzný prúd diódy. Ak je dióda pripojená k obvodu s striedavý prúd, otvorí sa pri kladných polcykloch na anóde, voľne prechádza prúdom v jednom smere - dopredný prúd Ipr. a zatvára sa pri záporných polcykloch na anóde, takmer bez prechodu prúdu v opačnom smere - spätný prúd Irev . Napätie, pri ktorom sa dióda otvára a preteká ňou jednosmerný prúd, sa nazýva priamy(Up.), a napätie obrátenej polarity, pri ktorom sa dióda zatvára a preteká ňou spätný prúd, sa nazýva obrátene(Urev.) Pri priepustnom napätí odpor diódy dobrá kvalita nepresahuje niekoľko desiatok ohmov, ale pri spätnom napätí jeho odpor dosiahne desiatky, stovky kiloohmov a dokonca aj megaohmov.
Prierazné napätie.
Dielektrikum, ktoré je v elektrickom poli, stráca svoje elektrické izolačné vlastnosti, ak intenzita poľa prekročí určitú kritickú hodnotu. Tento jav sa nazýva dielektrický prieraz alebo porušenie jeho elektrickej pevnosti. Vlastnosť dielektrika odolávať prierazu sa nazýva elektrická pevnosť (Epr). Napätie, pri ktorom dôjde k porušeniu izolácie, sa nazýva prierazné napätie (Upr).
