Что такое вольт амперная характеристика

Вах диода

что такое вольт амперная характеристика

Электровакуумный диод представляет собой прибор, работающий за счет контроля интенсивности нагрева положительного и отрицательного полюсов устройства. Вход устройства при подаче электрического тока нагревается, после чего появляется эффект выхода электронов из металла. Если подавать электрический ток с отрицательным напряжением, осуществляется процесс обратный термоэлектронной эмиссии. За счет этого идет выпрямление мощности, которая подается на радиодеталь.

Вах полупроводникового прибора

Вольтамперная характеристика вакуумного диода

Данная характеристика состоит из классических трех ступеней:

  1. Нелинейная часть. Вольт амперная характеристика диода в месте подачи тока возрастает небольшими темпами. Это объясняется эффектом противодействия полю анода отрицательного напряжения свободных электронов. На данном участке ток анода крайне низок. Влияние напряжения на силу экспоненциально.
  2. Вторая часть кривой описывается законом степени 3/2. Влияние электричества на аноде от подаваемого напряжения в данном случае записывается формулой трех вторых, в которой напряжение на аноде умножается на константу, характеристики габаритов электрода.
  3. Напряжение насыщения. Если напряжение на аноде продолжает увеличиваться соразмерно предыдущим показателям, скорость увеличения выходного тока снижается. Повысить мощность на выходе невозможно из-за отсутствия свободных электронов.

Как работает диод

Что такое электрическое сопротивление

Диод – полупроводниковое устройство, которое обладает односторонней проводимостью. Эта характеристика появляется из-за особенностей pn перехода и сопротивления на его концах.

Односторонняя проводимость обозначает, что радиодеталь пропустит электрический ток только в том случае, если на аноде (входе) будет больший потенциал. Если мощность выше на катоде, появляется обратный ток. Однако из-за высокой степени сопротивления величины такого электрического тока критически малы.

Таким образом строится вольт амперная характеристика полупроводникового устройства.

Принцип функционирования диода вакуумного типа

Сопротивление тока: формула

При подаче электричества на выход электровакуумного диода электроны покидают поверхность из-за эффекта термоэлектронной эмиссии. При этом с накоплением свободных заряженных частиц в атмосфере появляется область, которая характеризуется негативным потенциалом.

Характерной особенностью вакуумного прибора является то, что в это время поверхности анода начнут положительно заряжаться. Из-за этого последующим заряженным частицам потребуется более высокий уровень заряда для отрыва.

В результате переходных процессов вокруг катода формируется облако заряженных частиц.

Интересно. Незначительная часть электронов возвращается на выход радиодетали. При температуре, которая соответствует требуемой, и стабилизации облака выход и возврат заряженных частиц из катода уравниваются, чем обеспечивают стабильное движение заряженных частиц.

Электрический ток в вакууме

Чтобы появилась возможность передавать ток в вакууме, требуется добавить в пространство свободные заряженные частицы при помощи явлений эмиссии:

  • Термоэлектронная – представляет собой процесс освобождения заряженных частиц металлами во время нагрева. Скорость процесса зависит от площади, условий нагрева и свойств материала. Когда кинетическая энергия превышает мощь электронных связей, происходит освобождение частиц;
  • Фотоэлектронная – возникает под действием освещения.
  • Автоэлектронная эмиссия происходит из-за влияния электрического поля.

Прямое и обратное напряжение диода

Уровень мощности, при котором прибор открыт, и через него течет электричество, называется ток. Обратное напряжение – отрицательная мощность, которая течет с катода на анод. В случае прямого напряжения уровень препятствия движению заряженных частиц не выше 100 Ом, однако при обратном напряжении уровень сопротивления возрастает в несколько сотен раз и может достигать миллионов Ом.

Прямое и обратное напряжение диода

Обратное включение диода, обратный ток

Обратный ток возникает, когда напряжение на катоде выше, чем на аноде. В такой ситуации заряженные частицы из области n перехода начнут смещаться к положительной части детали и передвигаться к отрицательному полюсу. Это приводит к возникновению области, которая содержит малое количество заряженных частиц, из-за чего повысится сопротивление. Однако течение электронов будет продолжаться.

Прямое включение диода, прямой ток

При подключении к аноду большего напряжения, чем на катоде, возникает прямой ток. В таком случае агрегат находится в открытом состоянии. Итоговое значение на выходе зависит от технических характеристик и уровня напряжения на входе. При этом свободные участки из области n типа передвигаются к заряженным частицам из Р типа и, наоборот. На месте pn перехода происходит встреча дырок и электронов, и осуществляется рекомбинация.

ВАХ и выпрямительный диод

Вах диода состоит из нескольких квадрантов:

  • В первом случае прибору присуща высокая проводимость, которая соответствует приложенному напряжению;
  • Во второй части радиоэлектронное устройство получает ток до состояния насыщения, затем сбрасывается;
  • В последующем сегменте присутствует обратная ветвь Вах диода. Аппроксимация данного состояния свидетельствует о низкой проводимости.

Идеализированная ВАХ полупроводникового диода

Данная характеристика присуща идеальному диоду. Главной задачей такого устройства является пропуск электричества исключительно в одну сторону. В таком случае сопротивление идеального радиоэлемента равно нулю в случае подключения положительного заряда к аноду, и может равняться бесконечности при обратном способе включения в цепь.

Практическое использование выпрямительного диода

Используют устройства в таких узлах:

  • БП силовых агрегатов автомобилей и кораблей;
  • В диодном мосту;
  • В устройствах для выпрямления переменного тока и гальванических емкостей;
  • В трансформаторах для передачи электричества посредством высоковольтной линии.

Выбор выпрямительных диодов

Во время подбора выпрямительных деталей требуется учитывать большое количество факторов:

  • Частота тока;
  • Значения входного тока в амперах;
  • Параметр входного напряжения в вольтах;
  • Устойчивость к условиям внешней среды..

Что обозначает маркировка

Типичная маркировка:

  • Первый символ – Д – диод;
  • Второй – нумерация, которая соответствует типу элемента, материалу и способу применения;
  • Третий – разновидность устройства.

Вольт амперная характеристика диода показывает основные параметры диода. При помощи графика можно получить точную информацию о зависимости значения напряжения на выходе диода от напряжения на входе. Существует несколько видов диодов: идеальный и реальный, выпрямительный и стабилитрон, кремниевый и германиевый, а также светодиод и вакуумный.

Отличия между ними – в выполняемой работе. При этом формула выходного напряжения в цепи будет незначительно отличаться. Так как лабораторные условия встречаются редко, то возможны незначительные погрешности во время включения и последующего выполнения функций устройством.

ВАХ полупроводникового агрегата существенно различается от типа к типу, отличные характеристики могут быть значительными.

Источник: https://amperof.ru/bezopasnost/vax-dioda.html

Обозначения диодов и принцип работы, ВАХ

что такое вольт амперная характеристика

Выпрямительные диоды — это полупроводниковые приборы, которые имеют один p-n переход и два металлических вывода. Вся система заключена в пластмассовом, металлическом, стеклянном или металлокерамическом корпусе. Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный.

Обозначение и расшифровка диодов

Обозначение выпрямительного диода на схеме согласно “ГОСТ 2.730-73 ЕСКД. Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые”. В приложении данного ГОСТа указаны размеры в модульной сетке. Выглядит это следующим образом:

Существуют различные варианты обозначения диодов.

Согласно ОСТ 11366.919-81 следующее буквенно-цифровое обозначение:

  • 1) первая буква или цифра указывает на материал:
    • 1 (Г) — германий Ge
    • 2 (К) — кремний Si
    • 3 (А) — галлий Ga
    • 4 (И) — индий In
  • 2) Вторая буква — это подкласс полупроводникового прибора. Для нашего случая — это буква Д.
  • 3) Третья цифра — функционал элемента в зависимости от класса (диоды, варикапы, стабилитроны и др.).
  • Например, для выпрямительных диодов (Д):

    101199 — диоды малой мощности с постоянным или средним значением прямого тока менее 0,3А.

    201299 — диоды средней мощности с постоянным или средним значением прямого тока от 0,3 до 10А.

Также существуют диоды большой мощности с током более 10А. Отвод тепла у диодов малой мощности осуществляется через корпус, у диодов средней и большой мощности через теплоотводящие радиаторы.

До 1982 года была другая классификация:

  • первая Д — характеризовала весь класс диодов
  • далее шел цифровой код:
    • от 1 до 100 — для точечных германиевых диодов
    • от 101 до 200 — для точечных кремниевых диодов
    • от 201 до 300 — для плоскостных кремниевых диодов
    • от 301 до 400 — для плоскостных германиевых диодов
    • от 401 до 500 — для смесительных СВЧ детекторов
    • от 501 до 600 — для умножительных диодов
    • от 601 до 700 — для видеодетекторов
    • от 701 до 749 — для параметрических германиевых диодов
    • от 750 до 800 — для параметрических кремниевых диодов
    • от 801 до 900 — для стабилитронов
    • от 901 до 950 — для варикапов
    • от 951 до 1000 — для туннельных диодов
    • от 1001 до 1100 — для выпрямительных столбов
  • третья цифра — разновидность групп однотипных приборов

Система JEDEC (США)

  • первая цифра — число p-n переходов (1 — диод; 2 — транзистор; 3 — тиристор)
  • далее N (типа номер) и серийный номер
  • после может идти пару цифр про номиналы и отдельные характеристики диода

Система Pro Electron (Европа)

По данной системе приборы делятся на промышленные и бытовые. Бытовые кодируются двумя буквами и тремя цифрами от 100 до 999. У промышленных приборов будет идти три буквы и две цифры от 10 до 99. Для диодов:

  • 1) первая буква:
    • A — германий Ge
    • B — кремний Si
    • C — галлий Ga
    • R — другие полупроводники
  • 2) Вторая буква — это буква A, указывающая на маломощные импульсные и универсальные диоды.
  • 3) Третья буква отвечает за принадлежность элемента к сфере специального применения (промышленность, военная). “Z”, “Y”, “X” или “W”.
  • 4) Четвертая — это 2х, 3х или 4х-значный серийный номер прибора.
  • 5) Дополнительный код — в нем для выпрямительных диодов указывается максимальная амплитуда обратного напряжения.

Система JIS (Япония)

Применяется в странах Азии и тихоокеанского региона.

  • первая цифра — число переходов (0 транзистор, фотодиод; 1 — диод; 2 — транзистор; 3 — тиристор)
  • затем буква S (semiconductors) — полупроводниковые
  • затем буква, отвечающая за тип прибора:
    • A — ВЧ транзисторы p-n-p
    • B — НЧ транзисторы p-n-p
    • С — ВЧ транзисторы n-p-n
    • D — НЧ транзисторы n-p-n
    • E — диоды
    • F — тиристоры
    • G — диоды Ганна
    • H — однопереходные транзисторы
    • J — полевые транзисторы с p-каналом
    • K — полевые транзисторы с n-каналом
    • M — симметричные тиристоры
    • Q — светоизлучающие диоды
    • R — выпрямительные диоды
    • S — малосигнальные диоды
    • T — лавинные диоды
    • V — варикапы, p-i-n диоды, диоды с накоплением заряда
    • Z — стабилитроны, стабисторы, ограничители
    • В нашем случае будет буква R.

  • Рег. номер прибора
  • Модификация прибора
  • Далее может идти индекс, описывающий специальные свойства

Существуют и специальные обозначения от фирм-изготовителей, которые отличаются от приведенных выше.

Принцип действия выпрямительного диода

Полупроводники по своим электрическим свойствам являются чем-то средним между проводниками и диэлектриками.

Как ведет себя диод при прямом и обратном включении

Прямое направление — направление постоянного тока, в котором диод имеет наименьшее сопротивление.

Обратное направление — направление постоянного тока, в котором диод имеет наибольшее сопротивление.

Рассмотрим поведение тока в цепи при прямом и обратном включении на переменное и постоянное напряжение. Изначально мы будем иметь синусоиду, которая получается от источника переменного тока.

При таких способах подключения отсекается половина синусоиды положительная или отрицательная. На выходе — пульсирующий переменный ток одного знака (считай, постоянный, только загвоздка в том, что им никто не пользуется).

  • анод (для прямого включения подключаем к плюсу), основание треугольника
  • катод (подключаем к минусу для прямого включения) палочка

Ток течет от анода к катоду, некоторые прибегают к сравнению с воронкой. В широкое горлышко жидкость проходит быстрее, чем в узкое. Принцип работы заключается в пропускании тока при прямом включении и запирании диода при обратном включении (отсутствии тока). Всё дело в запирающем слое, который испаряется или расширяется в зависимости от способа подключения диода.

Рассмотрим поведение диода в схеме постоянного тока. На левом изображении ток, напряжение проходит — лампочка горит (черная) — это прямое включение. На правом изображении диод не пропускает достаточно тока и напряжения для загорания лампочки — обратное включение.

Вах выпрямительных диодов (ge, si)

Вольт-амперные характеристики диодов представляют собой графики зависимостей прямых и обратных токов (Y) и напряжений (X) при различных температурах.

При подаче обратного напряжения, превышающего пороговое значение, величина обратного тока возрастает и происходит пробой p-n слоя. Стоит обратить внимание и на порядки чисел по осям. Величины обратного тока на порядок меньше прямого. Значения прямого напряжения на порядок меньше обратного. По достижении порогового значения прямого напряжения прямой ток начинает увеличиваться лавинообразно.

Разница между диодами в том, что обратный ток кремниевых диодов меньше, чем у германиевых. Поэтому, за счет большего тока, у Ge диодов пробой носит тепловой характер, у Si — преобладает электрический пробой. Мощность, рассеиваемая при одинаковых токах у германиевых диодов меньше.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Закон Ома в электротехнике

Последние статьи

Расчет тока трансформатора по мощности и напряжению

Выпрямительные диоды: расшифровка, обозначение, ВАХ

Применение линейки в ворде

Где используется трансформаторное масло

Самое популярное

Единицы измерения физвеличин

Напряжение смещения нейтрали

Источник: https://pomegerim.ru/electrotehnika-electronika/vypriamitelnye-diody-vah-princip-raboty.php

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

что такое вольт амперная характеристика

ВАХ – это вольт-амперная характеристика, а если точнее, зависимость тока от напряжения в каком-либо радиоэлементе. Это может быть резистор, диод, транзистор и другие радиоэлементы. Так как транзистор имеет более двух выводов, то он имеет множество ВАХ.

Думаю, не все, кто читает эту статью, хорошо учились в школе. Поэтому, давайте разберемся, что представляет из себя зависимость одной величины от другой. Как вы помните из школы, мы строили графики зависимости игрек (У) от икс (Х). Та переменная, которая зависит от другой переменной, мы откладывали по вертикали, а та, которая независима – по горизонтали. В результате у нас получалась система отображения зависимости “У” от “Х”:

Так вот, мои дорогие читатели,  в электронике, чтобы описать зависимость тока от напряжения, вместо “У”  у нас будет сила тока, а вместо Х – напряжение.  И система отображения у нас примет вот такой вид:

Именно в такой системе координат мы будет чертить вольт-амперную характеристику. И начнем с самого распространенного радиоэлемента – резистора.

Вах резистора

Для того, чтобы начертить этот график, нам потребуется пропускать через резистор напряжение и смотреть соответствующее значение силы тока тока. С помощью крутилки я добавляю напряжение и записываю значения силы тока для каждого значения напряжения. Для этого берем блок питания,  резистор и начинаем  делать замеры:

Вот у нас появилась первая точка на графике. U=0,I=0.

Вторая точка: U=2.6, I=0.01

Третья точка: U=4.4, I=0.02

Четвертая точка: U=6.2, I=0.03

Пятая точка: U=7.9, I=0.04

Шестая точка: U=9.6, I=0.05

Седьмая точка: U=11.3, I=0.06

Восьмая точка: U=13, I=0.07

Девятая точка: U=14.7, I=0.08

Давайте построим график по этим точкам:

Да у нас получилась почти прямая линия! То, что она чуть кривая, связана с погрешностью измерений и  погрешностью самого прибора. Следовательно, так как у  нас получилась прямая линия, то значит такие элементы, как резисторы называются элементами с линейной  ВАХ.

Вах диода

Как вы знаете, диод пропускает электрический ток только в одном направлении. Это свойство диода мы используем в диодных мостах, а также для проверки диода мультиметром.      Давайте  построим ВАХ для диода.  Берем блок питания, цепляем его к диоду (плюс на анод, минус на катод) и начинаем точно также делать замеры.

Первая точка: U=0,I=0.

Вторая точка: U=0.4, I=0.

Третья точка: U=0.6, I=0.01

Четвертая точка: U=0.7, I=0.03

Пятая точка: U=0.8,I=0.06

Шестая точка: U=0.9, I=0.13

Седьмая точка: U=1, I=0.37

 Строим график по полученным значениям:

Ничего себе загибулина :-). Вот это и есть вольт-амперная характеристика диода. На графике мы не видим прямую линию, поэтому такая вольт-амперная характеристика называется НЕлинейной. Для кремниевых диодов она начинается со значения 0,5-0,7 Вольт. Для германиевых диодов ВАХ начинается со значения 0,3-0,4 Вольт.

Вах стабилитрона

Стабилитроны  работают в режиме лавинного пробоя. Выглядят они  также, как и диоды.

Мы подключаем стабилитрон как диод в обратном направлении: на анод минус, а на катод – плюс. В результате, напряжение на стабилитроне остается  почти таким же, а сила тока может меняться в зависимости от  подключаемой нагрузки на стабилитроне. Как говорят электронщики, мы используем  в стабилитроне обратную ветвь ВАХ.

Источник: https://www.RusElectronic.com/vakh/

Вольт-ампер: умножение вольта на ампера, что значит, что измеряется, мощность

Вольт-ампер имеет русское обозначение — (В•А), а международное — (V•A) Это измерение мощности (P) в электрической цепи постоянного тока. Спецификация V•A также используется в цепях переменного тока, но она менее точна в этом приложении, потому представляет кажущуюся мощность, которая часто отличается от истинной, в связи с чем перед тем как правильно выбрать электрооборудование, нужно понимать, что измеряется в вольт амперах.

Суть явления

В цепи постоянного тока 1 VA является эквивалентом одного ватта (1 Вт). Мощность (P) (в ваттах) в цепи постоянного тока равна произведению напряжения (V) в вольтах и тока (I) в амперах:
P = VI

Вольт-ампер

В цепи переменного тока мощность и V•A означают одно и то же, когда нет реактивного сопротивления. Оно вводится, когда цепь содержит индуктор или конденсатор. Поскольку большинство цепей переменного тока содержат реактивное сопротивление, значение V•A превышает фактическую рассеиваемую или подаваемую мощность в ваттах. Это может вызвать путаницу в спецификациях для блоков питания.

Например, источник питания может быть рассчитан на 600 V•A. Это не означает, что оно может выдавать 600 Вт, если оборудование не имеет реактивного сопротивления. В реальной жизни номинальная P источника питания составляет от 1/2 до 2/3 реального показателя V•A.

Важно! При покупке источника бесперебойного питания, для использования с электронным оборудованием, включая компьютеры, мониторы и другие периферийные устройства, нужно убедиться, что спецификации V•A для оборудования используются при определении минимальных номинальных значений для него. Показатель V•A номинально в 1,67 раза (167 %) больше потребляет мощности в ваттах.

Мощность

Объект измерений

Для определения вольт-ампер (V•A) потребуется выполнить следующие измерения:

  1. Вначале потребуется измерить силу тока в амперах (A). Это единица I в системе СИ.
  2. Далее должно измеряться напряжение в единицах СИ — вольтах. Оно покажет силу, необходимую для протекания электрического тока в вольтах (V).
  3. Рассчитать P — количество энергии, произведенной током и вольтами вместе. Умножение ампер (A) на вольт (V) дает результирующую или энергию.

Измерение величин

Постоянный ток (—) или DC, присущ процессу, когда он течет в одном направлении, например, фонарик с аккумулятором использует постоянный показатель. Переменный ток (~) или AC относится к процессам с переменным направлением движения электронов, в связи с чем он периодически меняет свое направление. В Северной Америке и Западной Японии это происходит 60 раз в секунду с частотой 60 Гц. В России, ЕС, в большей части Австралии, Южной Америки, Африки и Азии частота составляет 50 Гц.

Формула закона Ватта

Для преобразования этих величин используется формула закона Ватта:

Вам это будет интересно  Цветовая маркировка резисторов и онлайн-калькулятор

Мощность (P) = Ток (I) х Напряжение (V),то же в единицах измерения: ватт = ампер х вольт.Чтобы найти усилители, используют формулу Ватта в обратном порядке и делят мощность на напряжение:Ток (I) = Мощность (P) ÷ Напряжение (V)

I = 600 Вт : 120 В, тогда значение I = 5А

Обратите внимание! Когда специалисты оперируют большими размерностями P, они используют киловатты (кВт), 1 кВт=1000 Вт.

Как измерять в вольт-амперах мощность

Прежде чем преобразовывать вольтампер (V•A) в усилители, нужно понять, что это за измерения. Вольт-амперная характеристика является кажущейся мерой мощности, в то время как ампер является мерой тока.

Вольт-амперная характеристика

Таким образом, для преобразования между ними нужно использовать формулу:

Мощность = Напряжение × ТокИспользуя формулу P в качестве отправной точки и изменив ее, можно выполнить перевод мощности в V•A:I (A) = мощность (V•A) : напряжение (V)Например, нужно рассчитать усилители для однофазной электрической цепи с P = 1800 V•A при 120 вольт.I (А) = 1800 V•A : 120 вольтов

I (А) = 15 А

Таким образом, схема с 1800 VA кажущейся мощности при 120 вольт имеет номинальный I в 15 ампер.

Преобразование VA в ток для трехфазной электрической цепи немного отличается. Для расчета используют измененную трехфазную формулу.

I (А) = Мощность (V•A) : (√3 × Напряжение (V))

Для трехфазной электрической цепи I в амперах равен мощности в вольт-амперах, деленной на квадратный корень из трех.

Реактивная мощность в VAR

Например, нужно найти усилители для трехфазной электрической цепи с P=33 255 В при напряжении 480 В.

I (A) = 33 255 V•A : (√3 × 480 V)I (A) = 33 255 V•A : 831,38 VI (A) = 40 А

Можно увидеть, что цепь с кажущейся мощностью 33 255 V•A при 480 V будет иметь номинальный I = 40 А.

Перевод V•A в Ватты

Для правильного определения размера, например, источника питания важно понимать отличие ватт от вольт ампер. Реальная мощность, измеряемая в ваттах — это часть потребляемого потока энергии и связана с сопротивлением в электрической цепи. Примером этого является нить накала в лампочке.

Перевод вольт ампер

Реактивная мощность, измеряемая в VAR или «вольт ампер реактивный» — это часть потока P накопленной энергии. Накопленная энергия связана с наличием индуктивности и емкости в электрической цепи. Кажущаяся мощность измеряется в V•A, представляет собой математическую комбинацию реальной и реактивной P.

Геометрическое соотношение между кажущейся, реактивной и реальной мощностью определяется треугольником P.

 Математически реальная мощность (Вт) связана с кажущейся (V•A) с использованием числового отношения, называемого коэффициентом мощности (PF), который выражается в десятичной форме и имеет значение от 0 до 1,0.

Для многих новых типов ИТ-оборудования, таких как компьютерные серверы, PF составляет 0,9 и выше. Для устаревших персональных компьютеров (ПК) — это значение может быть 0,60 — 0,75.

Поскольку многие типы оборудования рассчитаны на P в ваттах, важно учитывать PF при выборе размера ИБП. Если не принимать PF во внимание, можно уменьшить размер необходимого ИБП. Например, единица оборудования с мощностью 525 Вт и коэффициентом мощности 0.7, который нужно умножать на мощность, определяет минимальную мощность с нагрузкой 750 V•A.

750 V•A = 525 Вт / 0,7

Если ИБП рассчитан на 75%, то получится ИБП с номиналом 1000 V•A (750 ВА / 0,75 = 1000 V•A).

Ошибки при расчете V•A

Соотношения вольт ампер и ватт для определенных видов электроприборов и устройств, например, лампочки — идентично. Но когда разговор идет о компьютерах, показатели в ваттах и V•A будут отличаться, при этом V•A всегда будет большим или равным показателю в ваттах. Разрыв связан с коэффициентом мощности (PF), который разнится для устройств. Если его не учитывать, то при подборе элементов оборудования будет сделана ошибка и они не подойдут к основному устройству.

Если рассматривать выбор ИБП для персонального компьютера, а на паспортных данных номинал указан в voltamper — это затруднит подбор номинала во Вт. Когда нет точных показателей P, выполняют следующее — указанные на паспортной табличке данные по нагрузке принимают равными 60% от V•A показателя ИБП.

Калькулятор онлайн

Дополнительная информация. Для того чтобы точнее установить данные, можно воспользоваться онлайн-калькулятором. Некоторые веб-сайты предоставляют пользователю необходимую P, если нажать на тип устройства, например, телевизор или настольный компьютер. На таких сайтах часто показаны графические диаграммы, по которым легко измерить V•A различных приборов, от холодильников до компьютеров.

Можно сделать вывод, что V•A важная характеристика для современных электрических приборов и оборудования. Если при покупке электроустройств этот показатель учитываться не будет, они будут работать в режиме перегруза, что приведет к преждевременному выходу их из строя.

Вам это будет интересно  Все об удельном сопротивлении

Источник: https://rusenergetics.ru/ustroistvo/volt-amper

Вольт-амперная характеристика (ВАХ) полупроводникового диода

Основная задача обычного выпрямительного диода – проводить электрический ток в одном направлении, и не пропускать его в обратном. Следовательно, идеальный диод должен быть очень хорошим проводником с нулевым сопротивлением при прямом подключении напряжения (плюс — к аноду, минус — к катоду), и абсолютным изолятором с бесконечным сопротивлением при обратном.

Вот так это выглядит на графике:

Такая модель диода используется в случаях, когда важна только логическая функция прибора. Например, в цифровой электронике.

Вах реального полупроводникового диода

Однако на практике, в силу своей полупроводниковой структуры, настоящий диод обладает рядом недостатков и ограничений по сравнению с идеальным диодом. Это можно увидеть на графике, приведенном ниже.

Vϒ(гамма) — напряжение порога проводимости

При прямом включении напряжение на диоде должно достигнуть определенного порогового значения — Vϒ. Это напряжение, при котором PN-переход в полупроводнике открывается достаточно, чтобы диод начал хорошо проводить ток. До того как напряжение между анодом и катодом достигнет этого значения, диод является очень плохим проводником. Vϒ у кремниевых приборов примерно 0.7V, у германиевых – около 0.3V.

ID_MAX — максимальный ток через диод при прямом включении

При прямом включении полупроводниковый диод способен выдержать ограниченную силу тока ID_MAX. Когда ток через прибор превышает этот предел, диод перегревается. В результате разрушается кристаллическая структура полупроводника, и прибор становится непригодным. Величина данной силы тока сильно колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.

IOP – обратный ток утечки

При обратном включении диод не является абсолютным изолятором и имеет конечное сопротивление, хоть и очень высокое. Это служит причиной образования тока утечки или обратного тока IOP. Ток утечки у германиевых приборов достигает до 200 µА, у кремниевых до нескольких десятков nА. Самые последние высококачественные кремниевые диоды с предельно низким обратным током имеют этот показатель около 0.5 nA.

PIV(Peak Inverse Voltage) — Напряжение пробоя

При обратном включении диод способен выдерживать ограниченное напряжение – напряжение пробоя PIV. Если внешняя разность потенциалов превышает это значение, диод резко понижает свое сопротивление и превращается в проводник. Такой эффект нежелательный, так как диод должен быть хорошим проводником только при прямом включении. Величина напряжения пробоя колеблется в зависимости от разных типов диодов и их производителей.

Паразитическая емкость PN-перехода

Даже если на диод подать напряжение значительно выше Vϒ, он не начнет мгновенно проводить ток. Причиной этому является паразитическая емкость PN перехода, на наполнение которой требуется определенное время. Это сказывается на частотных характеристиках прибора.

Приближенные модели диодов

В большинстве случаев, для расчетов в электронных схемах, не используют точную модель диода со всеми его характеристиками. Нелинейность этой функции слишком усложняет задачу. Предпочитают использовать, так называемые, приближенные модели.

Приближенная модель диода «идеальный диод + Vϒ»

Самой простой и часто используемой является приближенная модель первого уровня. Она состоит из идеального диода и, добавленного к нему, напряжения порога проводимости Vϒ.

Приближенная модель диода «идеальный диод + Vϒ + rD»

Иногда используют чуть более сложную и точную приближенную модель второго уровня. В этом случае добавляют к модели первого уровня внутреннее сопротивление диода, преобразовав его функцию из экспоненты в линейную.

Источник: http://hightolow.ru/diode2.php

Вольт-амперная характеристика

Вольт-амперная характеристика – это зависимость тока в конкретной электрической цепи-многополюснике от напряжения в ней. Она показывает зависимость падения напряжения от протекающего тока.

Термин «двухполюсник», или «многополюсник» применяется к таким цепям, которые имеют минимум две точки соединения с другими электрическими цепями. Это может быть электрическая (хотя не обязательно) система с двумя и более входами и выходами (контактами).

С помощью данной характеристики можно описывать поведение многополюсника с протекающим через него постоянным током. Для этого используют функцию ВАХ и её график. Если сопротивление определённого участка цепи не зависит от электрического тока, то ВАХ на графике представляется в виде прямой линии, проходящей через начало координат.

Вольт-амперная характеристика для нелинейных элементов

Чаще всего данная характеристика применяется для описания различных нелинейных элементов. Только они представляют интерес для изучения, в отличие от линейных «собратьев» с графиком в виде прямой линии, подчиняющемуся закону Ома.

В список разнообразных элементов с нелинейной вольт-амперной характеристикой входят:

  • Диод;
  • Стабилитрон;
  • Тиристор и т.д.

В данном случае описаны наиболее простые из них. Но фактически сюда можно отнести большое количество радиоэлементов, от самых элементарных, до достаточно сложных. Каждый из них обладает какими-то своими особенностями работы.

В случае с трёхполюсными элементами график получается довольно сложным. Он отличается как раз наличием третьего контакта для подключения к другой электрической цепи.

К таким элементам можно отнести:

  • Триод (ламповый триод);
  • Тиристор;
  • Транзистор и т.д.

Они используются в разнообразных устройствах и выполняют определённую задачу, обеспечивая работоспособность электрической цепи и всего прибора.

Построение графика и его разновидности

Каким образом происходит построение графика ВАХ?

Для этого берётся график с осями координат «Сила тока» и «Напряжение». После этого необходимо снимать показания с прибора и отмечать их на системе координат.

Чтобы построить график для любого элемента, например, резистора, необходимо пропускать через него напряжение и следить за значениями силы тока. Прибавляя и убавляя напряжения, можно наблюдать за всеми изменениями. На основе этих замеров выстраивается график и определяются характеристики устройства.

Резистор является простым элементом, поэтому график для него будет в виде прямой.

Диод обладает иными свойствами: он пропускает ток только в одном направлении. Для него график вольт-амперной характеристики будет более сложным.

При проведении измерений учитываются конкретные параметры того или иного элемента. В первую очередь это максимально напряжение и максимальная частота.

Кроме того, специалисты отмечают, что в реальной ситуациях работа происходит чаще всего на границах возможностей, поэтому график чаще всего отличается от так называемой «идеальной» или лабораторной ВАХ. В дело вмешиваются инерционные свойства элементов и многое другое.

Использование вольт-амперной хараткеристики на практике

Практически всегда при работе с различными приборами и отдельными радиоэлементами учитывается ВАХ. На основе этого происходит построение и соединение сложных электрических цепей. Проще говоря, данная характеристика позволяет оценить возможности того или иного элемента и отдельного контакта. А это в свою очередь гарантирует исправное функционирование в течение длительного отрезка времени.

Источник: http://solo-project.com/articles/10/volt-ampernaya-harakteristika.html

Почему вакуумный диод обладает односторонней проводимостью? Вольт амперная характеристика диода

Вакуумом называется настолько разреженное скопление газа, которое практически исключает соударение молекул, что сводит электропроводность вакуума к минимуму.

Вакуумный диод — это металлокерамический или диодный баллон, во внутренней полости которого отсутствует воздух. Как результат, показания по давлению внутри таких баллонов составляет 10 -6 — 10 -7 миллиметров ртутного столба.

Структура диода вакуумного типа

Во внутренней вакуумной полости баллона размещается пара электродов:

Изготавливаемый из металлов, вертикально расположенный элемент цилиндрической формы. На поверхности сформировано напыление из металлических оксидов (используются металлы земельно-щелочной группы) поэтому катод называется оксидным.

Катоды данного типа отличаются тем, что в момент повышения температуры электроны отделяются от них гораздо активнее, чем от стандартных катодов металлического типа. По катоду проводится изолированный проводниковый элемент, который нагревается посредством тока переменной или постоянной частоты.

Отделяющиеся от элемента отрицательно заряженные частицы находятся в потоке и притягиваются в сторону анодного электрода.

Катоды диодов вакуумного типа  выполняются преимущественно по подобию W и V литер. Это позволяет увеличить размер устройства по длине.

Округлый или элиптоидный цилиндрический элемент. Расположен на одной горизонтали с катодом.

Аноды выполняются по форме кубообразные элементы с отсутствующими боковыми гранями. Если рассматривать его в разрезе, то можно увидеть закруглённый на углах четырёхугольник. Видимая конструкция обусловлена тем, что промежуток катод-анод по всем векторам направлений должен быть одинаковым. По этой причине и катоды, и аноды контуром похожи на эллипс.

Для уменьшения нагреваемости анода, в его конструкцию обычно включаются специальные теплоотводные «ребра».

Закрепление катодов и анодов осуществляется посредством особых держателей.

Электровакуумный диод

Помимо вакуумных полупроводников были созданы также электровакуумные диоды.

Под этим названием подразумевается двухэлектродная вакуумная электронная лампа. Конструкция этого устройства сходна с диодом вакуумного типа. На деле они практически не отличаются. Единственный несовпадающий момент заключается в том, что в электровакуумном диоде роль катодного электрода исполняет w-подобная, либо ровная нить.

В процессе функционирования диода температурный уровень нити должен подниматься, пока не достигнет определённого градуса. В этот момент запускается процесс термоэлектронной эмиссии. Когда аноды электроды получают напряжение со знаком «минус», происходит перенаправление электронов в обратную сторону, к катоду. В момент, когда на анод начинает поставляться напряжение со знаком «плюс», отсоединившиеся электроны вновь движутся к анодному электроду. Это провоцирует возникновение тока.

Сферы применения

Вакуумные и аналогичного типа диоды применяются в качестве выравнивателей частоты приложеного напряжения. Данное свойство качество является базовым для вакуумных выпрямителей. Они применяются как фиксаторы высокочастотных волн и выпрямители электронных потоков переменного характера.

Диоды электровакуумного типа обладают односторонней электропроводностью. Причина этому в том, что электроны могут двигаться лишь по направлению катод-анод. Это позволяет эксплуатировать вакуумный диод в роли инвертера.

Применение вакуумных диодов позволяет питать радиотехнику от сети с переменным током.

Параметры вакуумного диода определяют качество и назначение механизма, в котором он установлен.

Однако вакуумные диоды имеют ограничения по рабочей частоте напряжения: 500 МГц.

Принцип работы

Диоды вакуумного типа работают следующим образом:

  • Катод разогревается, начинается отделение отрицательно заряженных частиц.
  • Развивается процесс термоэлектронной эмиссии.
  • Уже свободные частицы блокируют отделение других частиц, происходит образование электронного облака.
  • Электроны с самой низкой скоростью перемещения притягиваются обратно к катоду.
  • При строго фиксированной температуре происходит стабилизация электронного облака. То есть количество отлетающих электронов совпадает с количеством оседающих

При возникновении нулевого напряжения (короткого замыкания) частицы движутся к в сторону анодного электрода. Это происходит за счёт преодоления быстрыми электронами потенциальной ямы. Ток отсекается, если пустить по аноду напряжение со знаком «минус» на 1В или даже менее того.

Если подать положительное напряжение, то произойдёт формирование ускоряющего поля, увеличивающего анодный ток. На уровне близком к предельной катодной эмиссии рост тока снижает скорость и стабилизируется. Это называется эффектом «насыщения».

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Вольт-амперная характеристика диодов вакуумного типа состоит из трёх участков:

Характеризуется медленным возрастанием тока и повышением уровня напряжения на анодном электроде, что рассматривается как следствие оказываемого электронным облаком (с отрицательным зарядом) сопротивления. Уровень тока на аноде весьма низок, но он увеличивается по экспоненте вместе с напряжением. Это происходит благодаря неоднородности скоростей движущихся электронов. Чтобы прекратить анодный ток потребуется отрицательное, запирающее напряжение на аноде.

  1. Закон степени 3/2-х. Второй участок.

Проявляется взаимозависимость тока и напряжения на аноде в соответствии с законом степени 3/2-х, где одна из переменных находится в зависимости от роста катодной температуры.

Если уровень напряжения продолжает увеличиваться, то происходит замедление, а затем и прекращение роста тока, поскольку все электроны приникают к аноду, эмиссионный потенциал катода израсходован.Ток, который при этом устанавливается на аноде, называется током насыщения.

Основные характеристики вакуумного диода

Охарактеризовать вакуумный диод можно по следующим параметрам:

  1. Крутизне ВАХ;
  2. Дифференциальному сопротивлению;
  3. Максимально допустимому обратному напряжению;
  4. Запирающему напряжению;
  5. Максимально допустимой рассеиваемой мощности;

Вычисление крутизны и внутреннего сопротивления осуществляется через анодное напряжение и уровень температуры на катоде.

Источник: https://elektronchic.ru/elektronika/vakuumnyj-diod.html

Вольт — амперная характеристика

Рис. 163

исходное состояние, они излучают кванты лучистой энергии и делают видимым газовый разряд.

Одновременно с процессом ионизации атомов идёт и обратный процесс — рекомбинация или деионизация, когда электрон занимает свободный энергетический уровень и образуется нейтральный атом. Для ограничения тока в газоразрядном приборе в его анодную цепь вводится ограничительное сопротивление Rе. Величина тока зависит от давления газа, расстояния между электродами, степени ионизации и других факторов. Процесс протекания тока в газовой среде называется разрядом.

Все газовые разряды делятся на два основных вида:

1.Несамостоятельный;

2.Самостоятельный.

Несамостоятельный разряд возникает под действием внешних ионизаторов (термоэлектронная эмиссия, естественная радиация и т.д.) и прекращается при их отсутствии.

Самостоятельный разряд продолжается и после удаления внешнего ионизатора, только под действием сил электрического поля. Оба вида газовых разрядов могут происходить в различных условиях, с разной интенсивностью и подразделяются на тёмный, тлеющий, дуговой, коронный и искровой.

Вольт — амперная характеристика — это зависимость тока газоразрядного прибора от напряжения между анодом и катодом:

ia=f(Ua).

Типовой её вид показан на (Рис.163). Здесь участок ОАБ соответствует несамостоятельному разряду. На участке ОА носители электрического заряда, образовавшиеся под действием естественных ионизирующих факторов начинают двигаться вдоль силовых линий слабого электрического поля.

На участке АБ практически все носители участвуют в образовании электрического тока (участок насыщения). Этот разряд называется тихим или тёмным. Свечения газа здесь ещё нет.

Участок БВ соответствует увеличению тока тихого разряда из-за ударной ионизации молекул газа, а также из-за вторичной электронной эмиссии катода под ударами разогнавшимися положительными ионами.

134

ВГ — начальный участок тлеющего разряда. На этом участке возрастает концентрация положительно заряженных ионов вблизи катода и интенсивность ударной ионизации. Процесс сопровождается увеличением тока и падением напряжения UА вследствие перераспределения напряжения источника Е между сопротивлением RH и изменяющимся внутренним сопротивлением прибора.

Точка Г соответствует возникновению между анодом и катодом плазменного столба. Плазма — это смесь электронов и ионов, обладающая высокой проводимостью, и на участке ГД имеет место нормальный тлеющий разряд.

Поскольку масса образующихся в процессе ионизации электронов и ионов неодинакова (электрон значительно легче тяжёлых ионов), то электроны движутся к аноду с гораздо большей скоростью, чем тяжёлые ионы движутся к катоду.

Поэтому у катода скопление положительных ионов образует объёмный положительный заряд, вызывающий перераспределение потенциала в межэлектродном пространстве (Рис.164).

Вместо линейно возрастающего от катода к аноду потенциала (показан пунктиром), имеет место следующая зависимость: вследствие возникновения объёмного положительного заряда у катода наблюдается резкий рост потенциала до величины UK , а затем потенциал изменяется очень незначительно, так как падение напряжения в плазме очень маленькое. При нормальном тлеющем разряде (участок ГД) площадь поверхности катода S, охваченной све-

Рис. 164 чением, пропорциональна величине тока i, протекающего через прибор, а

плотность тока j = Si остаётся примерно постоянной. Это свойство газораз-

рядных приборов используется в газоразрядных стабилитронах или стабиловольтах для получения постоянного (опорного) напряжения, подобно полупроводниковым стабилитронам.

После того, как вся поверхность катода охвачена катодным свечением, разряд переходит в аномальный тлеющий (участок ДЕ), при котором рост плотности тока может быть достигнут лишь за счёт увеличения напряжённости электрического поля между анодом и катодом и увеличения интенсивности процесса ионизации. Если не ограничить рост тока, то при некотором критическом значении напряжения (точка Е), называемом напряжением зажигания дугового разряда на участке ЕЖ возникает дуговой разряд. Скорости положительных ионов , бомбардирующих катод становятся очень боль-

135

шими; катод разогревается и возникает термоэлектронная эмиссия. Кроме того возможна эмиссия электронов с катода под действием сильного электрического поля между анодом и катодом (электростатическая эмиссия). Плотность тока поэтому резко возрастает, а внутреннее сопротивление и, соответственно, напряжение UAK уменьшается.

Дуговой разряд сопровождается сильным свечением рабочего участка катода, называемого катодным пятном. Дуговой разряд может быть самостоятельным и несамостоятельным. Самостоятельный поддерживается за счёт явлений в самом разряде.

Несамостоятельный поддерживается за счёт постороннего источника эмиссии, например, подогревного катода.

Коронный разряд — это разновидность тлеющего разряда. Он возникает там, где резко искажается электрическое поле, например, острая кромка, штырь и т.д.

Искровой разряд сходен с дуговым разрядом и возникает при высокой напряжённости электрического поля и развивается по извилистому пути, насыщенному заряженными частицами.

Классификация газоразрядных приборов по видам газовых разрядов

В Электронной технике находят широкое применение все виды газовых разрядов.

Тёмный разряд применяется в газоразрядных фотоэлементов. Тлеющий разряд применяется в большой группе приборов, обладающих постоянством напряжения между анодом и катодом при изменении тока разряда. Это стабиловольты, тиратроны с холодным катодом , неоновые лампы и др. Аномальный тлеющий разряд применятся в лампах дневного света. Дуговой разряд — в тиратронах, ртутных вентилях, газоразрядных источниках света и др.

Коронный разряд обладает свойством разделять заряженные частицы с их последующим осаждением на электродах. Поэтому он применяется в системах для очистки газов, жидкостей, пылевых фильтрах, приборах для счёта элементарных частиц и др.

Искровой разряд применяется в устройствах электроискровых технологий, в разрядниках и др.

Применение газоразрядных приборов

1. Газоразрядные стабилитроны.

Используются в качестве источника опорного напряжения. Рабочим участком вольтамперной характеристики является участок нормального тлеющего разряда (Рис.165). На участке ав большому диапазону изменения тока I соответствует незначительное изменение напряжения U.

На принципиальных схемах газоразрядный стабилитрон обозначается символом:

136

Схема включения газоразрядного стабилитрона показана на (Рис.166). Эта схема подобна схеме включения полупроводникового стабилитрона, но рабочее напряжение здесь обычно значительно выше.

Основные параметры газоразрядных стабилитронов:

1. Напряжение зажигания Uзаж;

2. Напряжение стабилизации U-

стаб;

3. Максимальное и минимальное значение тока Imax; Imin;

Рис. 165 4. Динамическое сопротивление

Rд :

Rд = UI .

2. Индикаторные неоновые лампы.

Применяются в качестве индикаторов постоянного и переменного напряжения. при работе используется участок вольтамперной характеристики, соответствующей тлеющему разряду. Для того, чтобы разряд не перешёл в дуговой, последовательно с прибором включают ограничительное сопротивление.

3. Тиратроны тлеющего разряда (с холодным катодом).

В тиратронах между анодом и катодом располагается ещё один

Рис. 166 электрод — сетка. В исходном состоянии на-

пряжение между анодом и катодом недостаточно для возникновения тлеющего разряда.

137

Источник: https://studfile.net/preview/1744844/page:28/

Вах диода: применение характеристики для поиска сложных неисправностей полупроводниковых элементов

Широкое применение в области электроники получили полупроводниковые элементы, одним из которых является диод. Они используются практически во всех устройствах, но чаще — в различных блоках питания и для обеспечения электробезопасности. Каждый из них имеет свое конкретное предназначение и технические характеристики. Для выявления различного рода неисправностей и получения технических сведений нужно знать ВАХ диода.

Диод (Д) — полупроводниковый элемент, служащий для пропускания тока через p-n-переход только в одном направлении. При помощи Д можно выпрямлять переменное U, получая из него постоянное пульсирующее. Для сглаживания пульсаций применяют фильтры конденсаторного или индуктивного типа, а иногда их и комбинируют.

Д состоит только из p-n-перехода с выводами, которые называются анодом (+) и катодом (-). Ток, при прохождении через проводник, оказывает на него тепловое действие. При нагреве катод испускает отрицательно заряженные частицы — электроны (Э). Анод притягивает электроны, так как обладает положительным зарядом.

В процессе образуется эмиссионное поле, при котором возникает ток (эмиссионный). Между (+) и (-) происходит генерация пространственного отрицательного заряда, мешающего свободному движению Э. Э, достигшие анода, образуют анодный ток, а не достигшие — катодный.

Если анодный и катодный токи равны нулю, Д находится в закрытом состоянии.

Устройство полупроводника

Д состоит из корпуса, изготавливаемого из прочного диэлектрического материала. В корпусе находится вакуумное пространство с 2 электродами (анод и катод). Электроды, представляющие металл с активным слоем, обладают косвенным накалом. Активный слой при нагревании испускает электроны. Катод устроен таким образом, что внутри его находится проволока, которая накаливается и испускает электроны, а анод служит для их приема.

В некоторых источниках анод и катод называют кристаллом, который изготавливается из кремния (Si) или германия (Ge). Одна из его составных частей имеет искусственный недостаток электронов, а другая — избыток (рис. 1). Между этими кристаллами существует граница, которая называется p-n-переходом.

Рисунок 1 — Схематическое изображение полупроводника p-n-типа.

Вольт-амперная характеристика

ВАХ — это характеристика полупроводникового элемента, показывающая зависимость I, проходящего через p-n-переход, от величины и полярности U (рис. 1).

Рисунок 1 — Пример вольт-амперной характеристики полупроводникового диода.

ВАХ отличаются между собой и это зависит от типа полупроводникового прибора. Графиком ВАХ является кривая, по вертикали которой отмечены значения прямого I (вверху). Внизу отмечены значения I при обратном подключении. По горизонтали указаны показания U при прямом и обратном включении. Схема состоит из 2 частей:

  1. Верхняя и правая — Д функционирует в прямом подключении. Показывает пропускной I и линия идет вверх, что свидетельствует о росте прямого U (Uпр).
  2. Нижняя часть слева — Д находится в закрытом состоянии. Линия идет практически параллельно оси и свидетельствует о медленном нарастании Iобр (обратного тока).

Из графика можно сделать вывод: чем круче вертикальная часть графика (1 часть), тем ближе нижняя линия к горизонтальной оси. Это свидетельствует о высоких выпрямительных свойствах полупроводникового прибора. Необходимо учитывать, что ВАХ зависит от температуры окружающей среды, при понижении температуры происходит резкое понижение Iобр. Если температура повышается, то повышается и Iобр.

Построение графика

Построить ВАХ для конкретного типа полупроводникового прибора несложно. Для этого необходимы блок питания, мультиметр (вольтметр и амперметр) и диод (можно построить для любого полупроводникового прибора). Алгоритм построения ВАХ следующий:

  1. Подключить БП к диоду.
  2. Произвести измерения U и I.
  3. Внести данные в таблицу.
  4. На основании табличных данных построить график зависимости I от U (рис. 2).

Рисунок 2 — Пример нелинейной ВАХ диода.

ВАХ будет различна для каждого полупроводника. Например, одним из самых распространенных полупроводников является диод Шоттки, названный немецким физиком В. Шоттки (рисунок 3).

Рисунок 3 — ВАХ Шоттки.

Исходя из графика, носящего асимметричный характер, видно, что для этого типа диода характерно малое падение U при прямом подключении. Присутствует экспоненциальное увеличение I и U. Ток в барьере обусловлен отрицательно заряженными частицами при обратном и прямом смещениях. Шоттки обладают высоким быстродействием, так как диффузные и рекомбинационные процессы отсутствуют. I зависит от U благодаря изменению количества носителей, принимающих участие в процессах переноса заряда.

Кремниевый полупроводник широко применяется практически во всех электрических схемах устройств. На рисунке 4 изображена его ВАХ.

Рисунок 4 — ВАХ кремниевого Д.

На рисунке 4 ВАХ начинается с 0,6-0,8 В. Кроме кремниевых Д существуют еще германиевые, которые при нормальной температуре будут нормально работать. Кремниевый имеет меньший Iпр и Iобр, поэтому тепловой необратимый пробой у германиевого Д наступает быстрее (при подаче высокого Uобр), чем у его конкурента.

Выпрямительный Д применяется для преобразования переменного U в постоянное и на рисунке 5 приведена его ВАХ.

Рисунок 5 — ВАХ выпрямительного Д.

На рисунке изображена теоретическая (пунктирная кривая) и практическая (экспериментальная) ВАХ. Они не совпадают из-за того, что в теории не учитывались некоторые аспекты:

  1. Наличие R (сопротивления) эмиттерной области кристалла, выводов и контактов.
  2. Токи утечки.
  3. Процессы генерации и рекомбинации.
  4. Пробои различных типов.

Кроме того, температура окружающей среды значительно влияет на измерения, и ВАХ не совпадают, так как теоретические значения получают при температуре +20 градусов. Существуют и другие важные характеристики полупроводников, которые можно понять по маркировке на корпусе.

Существуют и дополнительные характеристики. Они нужны для применения Д в определенной схеме с U и I. Если использовать маломощный Д в устройствах с U, превышающем максимально допустимое Uобр, то произойдет пробой и выход из строя элемента, а также это может повлечь за собой цепочку выхода других деталей из строя.

Дополнительные характеристики: максимальные значения Iобр и Uобр; прямые значения I и U; ток перегрузки; максимальная температура; рабочая температура и так далее.

ВАХ помогает определить такие сложные неисправности Д: пробой перехода и разгерметизация корпуса. Сложные неисправности могут привести к выходу из строя дорогостоящих деталей, следовательно, перед монтажом Д на плату необходимо его проверить.

Возможные неисправности

Согласно статистике, Д или другие полупроводниковые элементы выходят из строя чаще, чем другие элементы схемы. Неисправный элемент можно вычислить и заменить, но иногда это приводит к потере функциональности.

Например, при пробое p-n-перехода, Д превращается в обыкновенный резистор, а такая трансформация может привести к печальным последствиям, начиная от выхода из строя других элементов и заканчивая пожаром или поражением электрическим током.

К основным неисправностям относятся:

  1. Пробой. Диод утрачивает способность пропускать ток в одном направлении и становится обычным резистором.
  2. Конструктивное повреждение.
  3. Утечка.

При пробое Д не пропускает ток в одном направлении. Причин может быть несколько и возникают они при резких ростах I и U, которые являются недопустимыми значениями для определенного Д. Основные виды пробоев p-n-перехода:

При тепловом на физическом уровне происходит значительный рост колебания атомов, деформация кристаллической решетки, перегрев перехода и попадание электронов в проводимую зону. Процесс необратим и приводит к повреждению радиодетали.

Электрические пробои носят временный характер (кристалл не деформируется) и при возвращении к нормальному режиму работы его функции полупроводника возвращаются. Конструктивным повреждением являются физические повреждения ножек и корпуса. Утечка тока возникает при разгерметизации корпуса.

Для проверки Д достаточно выпаять одну ножку и прозвонить его мультиметром или омметром на наличияе пробоя перехода (должен звониться только в одном направлении). В результате появится значение R p-n-перехода в одном направлении, а в другом прибор покажет бесконечность. Если звониться в 2 направления, то радиодеталь неисправна.

Если отпала ножка, то ее нужно припаять. При повреждении корпуса — деталь необходимо заменить на исправную.

При разгерметизации корпуса понадобится построение графика ВАХ и сравнение его с теоретическим значением, взятым из справочной литературы.

Таким образом, ВАХ позволяет не только получить справочные данные о диоде или любом полупроводниковом элементе, но и выявить сложные неисправности, которые невозможно определить при проверке прибором.

Источник: https://220v.guru/elementy-elektriki/diody/naznachenie-volt-ampernoy-harakteristiki-vah-dioda.html

Выпрямительный диод: принцип действия и основные параметры

Выпрямительный диод это прибор проводящий ток только в одну сторону. В основе его конструкции один p-n переход и два вывода. Такой диод изменяет ток переменный на постоянный. Помимо этого, их повсеместно практикуют в электросхемах умножения напряжения, цепях, где отсутствуют жесткие требования к параметрам сигнала по времени и частоте.

Разновидности устройств, их обозначение

По конструкции различают приборы двух видов: точечные и плоскостные. В промышленности наиболее распространены кремниевые (обозначение — Si) и германиевые (обозначение — Ge). У первых рабочая температура выше. Преимущество вторых — малое падение напряжения при прямом токе.

Принцип обозначений диодов – это буквенно-цифровой код:

  • Первый элемент – обозначение материала из которого он выполнен,
  • Второй определяет подкласс,
  • Третий обозначает рабочие возможности,
  • Четвертый является порядковым номером разработки,
  • Пятый – обозначение разбраковки по параметрам.

Коэффициент выпрямления

Анализируя приборные характеристики, следует отметить: учитываются такие величины, как коэффициент выпрямления, сопротивление, емкость устройства. Это дифференциальные параметры.

Он отражает качество выпрямителя.

Его можно рассчитать: он будет равен отношению прямого тока прибора к обратному. Такой расчет приемлем для идеального устройства. Значение коэффициента выпрямления может достигать нескольких сотен тысяч. Чем он больше, тем лучше выпрямитель делает свою работу.

Основные параметры устройств

Какие же параметры характеризуют приборы? Основные параметры выпрямительных диодов:

  • Наибольшее значение среднего прямого тока,
  • Наибольшее допустимое значение обратного напряжения,
  • Максимально допустимая частота разности потенциалов при заданном прямом токе.

Исходя из максимального значения прямого тока, выпрямительные диоды разделяют на:

  • Приборы малой мощности. У них значение прямого тока до 300 мА,
  • Выпрямительные диоды средней мощности. Диапазон изменения прямого тока от 300 мА до 10 А,
  • Силовые (большой мощности). Значение более 10 А.

Существуют силовые устройства, зависящие от формы, материала, типа монтажа. Наиболее распространенные из них:

  • Силовые приборы средней мощности. Их технические параметры позволяют работать с напряжением до 1,3 килоВольт,
  • Силовые, большой мощности, могущие пропускать ток до 400 А. Это высоковольтные устройства. Существуют разные корпуса исполнения силовых диодов. Наиболее распространены штыревой и таблеточный вид.

Выпрямительные схемы

Схемы включения силовых устройств бывают различными. Для выпрямления сетевого напряжения они делятся на однофазные и многофазные, однополупериодные и двухполупериодные. Большинство из них однофазные. Ниже представлена конструкция такого однополупериодного выпрямителя и двух графиков напряжения на временной диаграмме.

Переменное напряжение U1 подается на вход (рис. а). Справа на графике оно представлено синусоидой. Состояние диода открытое. Через нагрузку Rн протекает ток. При отрицательном полупериоде диод закрыт. Поэтому к нагрузке подводится только положительная разность потенциалов. На рис. в отражена его временная зависимость. Эта разность потенциалов действует в течение одного полупериода. Отсюда происходит название схемы.

Самая простая двухполупериодная схема состоит из двух однополупериодных. Для такой конструкции выпрямления достаточно двух диодов и одного резистора.

Диоды пропускают только положительную волну переменного тока. Недостатком конструкции является то, что в полупериод переменная разность потенциалов снимается лишь с половины вторичной обмотки трансформатора.

Если в конструкции вместо двух диодов применить четыре коэффициент полезного действия повысится.

Выпрямители широко используются в различных сферах промышленности. Трехфазный прибор задействован в автомобильных генераторах. А применение изобретенного генератора переменного тока способствовало уменьшению размеров этого устройства. Помимо этого, увеличилась его надежность.

В высоковольтных устройствах широко применяют высоковольтные столбы, которые скомпонованы из диодов. Соединены они последовательно.

Импульсные приборы

Импульсным называют прибор, у которого время перехода из одного состояния в другое мало. Они применяются для работы в импульсных схемах. От своих выпрямительных аналогов такие приборы отличаются малыми емкостями p-n переходов.

Для приборов подобного класса, кроме параметров, указанных выше, следует отнести следующие:

  • Максимальные импульсные прямые (обратные) напряжения, токи,
  • Период установки прямого напряжения,
  • Период восстановления обратного сопротивления прибора.

В быстродействующих импульсных схемах широко применяют диоды Шотки.

Импортные приборы

Отечественная промышленность производит достаточное количество приборов. Однако сегодня наиболее востребованы импортные. Они считаются более качественными.

Импортные устройства широко используются в схемах телевизоров и радиоприемников. Их также применяют для защиты различных приборов при неправильном подключении (неправильная полярность). Количество видов импортных диодов разнообразно. Полноценной альтернативной замены их на отечественные пока не существует.

Источник: https://electricvdele.ru/elektrooborudovanie/komponenty/vypryamitelnyj-diod.html

Что такое ВАХ диода, типы диодов

Сегодня диоды можно встретить практически в любом бытовом приборе. Многие даже собирают некоторые устройства в своей домашней лаборатории. Но, чтобы правильно использовать эти элементы электросхемы, нужно знать, что собой представляет ВАХ диода. Именно этой характеристики и будет посвящена данная статья.

Что это такое

ВАХ расшифровывается как вольт-амперная характеристика диодного полупроводника. Она отражает зависимость тока, который проходит через p-n переход диода. ВАХ определяет зависимость тока от величины, а также полярности приложенного напряжения. Вольт-амперная характеристика имеет вид графика (схема). Данный график имеет следующий вид:

ВАХ для диода

Для каждого вида диода график ВАХ будет иметь свой конкретный вид. Как видим, график содержит кривую. По вертикали вверху здесь отмечены значения прямого тока (прямом включении), а внизу – в обратном. Но горизонтали схема и график отображают напряжение, аналогично в прямом и обратном направлении. Таким образом схема вольт-амперной характеристики будет состоять из двух частей:

  • верхняя и правая часть – элемент функционирует в прямом направлении. Она отражает пропускной ток. Линия в этой части идет резко вверх. Она характеризует значительный рост прямого напряжения;
  • нижняя левая часть – элемент действует в обратном направлении. Она соответствует закрытому (обратному) току через переход. Здесь линия идет практически параллельно горизонтальной оси. Она отражает медленное нарастание обратного тока.

Обратите внимание! Чем круче будет вертикальная верхняя часть графика, и ближе к горизонтальной оси нижняя линия, тем более лучше будут выпрямительные свойства полупроводника.

Стоит отметить, что ВАХ сильно зависит от температуры окружающей среды. К примеру, повышение температуры воздуха может привести резкому повышению обратного тока.
Построить своими руками ВАХ можно следующим образом:

  • берем блок питания;
  • подключаем его к любому диоду (минус на катод, а плюс на анод);
  • с помощью мультиметром делаем замеры.

Из полученных данных и строится вольт-амперная характеристика для конкретного элемента. Ее схема или график могут иметь следующий вид.

Нелинейная ВАХ

На графике видна ВАХ, которая в таком исполнении называется нелинейной.
Рассмотрим на примерах различных типов полупроводников. Для каждого отдельного случая данная характеристика буде иметь свой график, хотя они все будут носить единый характер лишь с небольшими изменениями.

Вах для шотки

Одним из наиболее распространенных диодов на сегодняшний день является шоттки. Этот полупроводник был назван в честь физика из Германии Вальтера Шоттки. Для шоттки вольт-амперная характеристика будет иметь следующий вид.

ВАХ для шоттки

Как видим, для шоттки характерно малое падение напряжения в ситуации прямого подключения. Сам график носит явный ассиметричный характер. В зоне прямых смещений наблюдается экспоненциальное увеличение тока и напряжения. При обратном и прямом смещении для данного элемента ток в барьере обусловлен электронами.

В результате этого такие элементы характеризуется быстрым действием, поскольку у нет диффузных и рекомбинационных процессов. При этом несимметричность ВАХ будет типичной для структур барьерного типа.

Здесь зависимость тока от напряжения определена изменением количества носителей, которые берут участие в зарядопереносных процессах.

Кремниевый диод и его ВАХ

Кроме шоттки, большой популярностью на данный момент пользуются кремниевые полупроводники. Для кремниевого типа диода вольт-амперная характеристика выгляди следующим образом.

ВАХ кремниевого и германиевого диода

Для таких полупроводников данная характеристика начинается примерно со значения 0,5-0,7 Вольт. Очень часто кремниевые полупроводники сравнивают с германиевыми. Если температуры окружающей среды равны, то оба устройства будут демонстрировать ширину запрещённой зоны.

При этом кремниевый элемент будут иметь меньший прямой ток, чем из германия. Это же правило касается и обратного тока. Поэтому у германиевых полупроводников обычно сразу наступает тепловой пробой, если имеются обратное большое напряжение.

В итоге, при наличии одинаковой температуры и прямого напряжения, потенциальный барьер у кремниевых полупроводников будет выше, а ток инжекции ниже.

Вах и выпрямительный диод

В завершении хотелось бы рассмотреть данную характеристику для выпрямительного диода. Выпрямительный диод – одна из разновидностей полупроводника, который применятся для преобразования переменного в постоянный ток.

ВАХ для выпрямительного диода

На схеме показана экспериментальная ВАХ и теоретическая (пунктирная линия). Как видим, они не совпадают. Причина этого кроется в том, для теоретических расчетов не учитывались некоторые факторы:

  • наличие омического сопротивления базовой и эмиттерной областей у кристалла;
  • его выводов и контактов;
  • наличие возможности токов утечки по кристальной поверхности;
  • протекание процессов рекомбинации и генерации в переходе для носителей;
  • различные типы пробоев и т. д.

Все эти факторы могут оказывать различное влияние, приводя к отливающейся от теоретической реальной вольт-амперной характеристики. Причем значительное влияние на внешний вид графика в данной ситуации оказывает температура окружающей среды.

ВАХ для выпрямительного диода демонстрирует высокую проводимость устройства в момент приложения к нему напряжения в прямом направлении. В обратном же направлении наблюдается низкая проводимость. В такой ситуации ток через элемент практически не течет в обратном направлении.

Но это происходит только при определенных параметрах обратного напряжения. Если его превысить, то на графике видно лавинообразное повышение тока в обратном направлении.

Заключение

Вольт-амперная характеристика для диодных элементов считается важным параметром, отражающем специфику проведения тока в обратном и прямом направлениях. Она определяется в зависимости от напряжения и температуры окружающей среды.

Источник: https://1posvetu.ru/montazh-i-nastrojka/vah-dioda.html

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Позистор что это такое
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
ЭлектроМастер
Как установить вытяжку на кухне

Закрыть