Spis treści:
Usměrňovací diody se běžně používají v elektronických obvodech a zařízeních. Zjistěte, co jsou zač a jak fungují!
Co je to usměrňovací dioda?
Usměrňovací dioda patří mezi pasivní součástky, tj. elektronické součástky, které nevyrábějí elektrickou energii. Stejně jako všechny diody má asymetrickou strukturu a v každém směru vede proud jinak. Proto jsou usměrňovací diody schopny “usměrňovat” vícesměrný střídavý proud z elektrické sítě a převádět jej na stejnosměrný proud. Prvky tohoto typu jsou velmi rozšířené v systémech stejnosměrného proudu napájených ze sítě a jsou klíčovou součástí mnoha elektronických zařízení a instalací.
Usměrňovací dioda - konstrukce
Nejtypičtějším a nejčastěji používaným typem usměrňovací diody je křemíková dioda. Stejně jako ostatní typy diod se skládá z anody a katody, v tomto případě se vyskytuje jako jediný polovodičový p-n přechod. Křemíkové diody mají schopnost vést vysoké proudy a napětí a vyznačují se kompaktními rozměry a vysokou teplotní odolností. V současné době prakticky vytlačily dříve používané germaniové diody.
Vnější konstrukce
Zvenku připomínají usměrňovací diody válce navlečené na tenkém drátu. Správný směr polarity lze snadno určit podle pruhu na pouzdře – je vždy na katodové straně.
Specifické typy usměrňovacích diod
Kromě standardních křemíkových diod se mezi usměrňovací diody často řadí i Schottkyho diody nebo gasotrony a vakuové diody vzhledem k jejich funkci.
Schottkyho dioda
Schottkyho dioda má místo polovodičového přechodu p-n přechod kov-polovodič (m-s), což co nejvíce snižuje elektrickou kapacitu přechodu. Schottkyho diody se proto vyznačují extrémně krátkou dobou spínání (změna polarizace ve vodivostním směru na polarizaci v odporovém směru), která je typicky jen asi 100 ps. Kromě toho mají tyto prvky nízký úbytek napětí ve směru vedení, nižší zpětný proud než ostatní diody a relativně nízký odpor ve směru vedení, jakož i vysokou trvanlivost a mechanickou pevnost. Díky těmto vlastnostem se Schottkyho diody používají ve spínaných zdrojích, měničích nebo elektronických ochranných obvodech.
Vakuové diody a gasotrony
Vakuové diody a gasotrony patří mezi elektronky. Oba typy mají elektrody uzavřené ve vakuovém pouzdře, jehož katoda má přídavné topné těleso. Zahřívání katody způsobuje emisi elektronů a jejich pohyb k anodě, což znamená tok proudu v opačném směru (od anody ke katodě). Při opačné polaritě pole vytvořené mezi elektrodami neumožňuje pohyb elektronů, takže tok proudu v záporném směru je zablokován a dioda přestane vést. Usměrňovací diody tohoto typu se používají například v rozhlasových přijímačích, lékařských přístrojích nebo televizorech.
Usměrňovací diody: klíčové parametry
Usměrňovací diody mají několik základních parametrů, které určují jejich použití v konkrétních aplikacích.
Maximální zpětné napětí
Tento parametr určuje maximální napětí, které může protékat diodou ve zpětném směru, aniž by hrozilo poškození diody (hodnota se udává ve voltech).
Maximální vodivý proud
Tento parametr určuje maximální hodnotu proudu (za stálého provozu), který může diodou bezpečně procházet ve směru vedení (hodnota se udává v ampérech). Ve stejné jednotce je uveden maximální okamžitý proud nebo odolnost proti přetížení.
Maximální ztráta výkonu
Tento parametr určuje maximální ztrátový výkon na diodě (udávaný ve wattech). Výkon se přeměňuje na tepelnou energii, proto se diody při vysokých hodnotách proudu zahřívají.
Vodivé napětí
Tento parametr určuje napětí mezi svorkami diody.
Maximální provozní teplota
Kromě toho je velmi důležitým parametrem každé usměrňovací diody (a všech ostatních typů diod) maximální provozní teplota. Tato hodnota by neměla být překročena, protože hrozí poškození součásti a celého systému a v krajním případě i požár.
Použití usměrňovací diody
Usměrňovací diody mají širokou škálu použití – jsou jednou z nejpoužívanějších elektronických součástek. Mezi nejvýznamnější aplikace usměrňovacích diod patří:
- napájecí systémy a napájecí zdroje, které mění střídavý proud ze sítě na stejnosměrný proud, který je schopen napájet elektronická zařízení;
- měniče, měniče napětí a frekvence;
- stabilizační systémy a systémy přepěťové ochrany;
- obvody pro ochranu zařízení před nesprávným připojením napájení (obrácená polarita).
