Что такое ток утечки диода

Как проверить диод?

Что такое ток утечки диода

Радиоэлектроника для начинающих

Чтобы определить исправность диода можно воспользоваться приведённой далее методикой его проверки цифровым мультиметром.

Но для начала вспомним, что представляет собой полупроводниковый диод.

Полупроводниковый диод – это электронный прибор, который обладает свойством однонаправленной проводимости.

У диода имеется два вывода. Один называется катодом, он является отрицательным. Другой вывод – анод. Он является положительным.

На физическом уровне диод представляет собой один p-n переход.

Напомню, что у полупроводниковых приборов p-n переходов может быть несколько. Например, у динистора их три! А полупроводниковый диод, по сути является самым простым электронным прибором на основе всего лишь одного p-n перехода.

Запомним, что рабочие свойства диода проявляются только при прямом включении. Что значит прямое включение? А это означает, что к выводу анода приложено положительное напряжение (+), а к катоду – отрицательное, т.е. (). В таком случае диод открывается и через его p-n переход начинает течь ток.

При обратном включении, когда к аноду приложено отрицательное напряжение (), а к катоду положительное (+), то диод закрыт и не пропускает ток.

Так будет продолжаться до тех пор, пока напряжение на обратно включённом диоде не достигнет критического, после которого происходит повреждение полупроводникового кристалла. В этом и заключается основное свойство диода – односторонняя проводимость.

У подавляющего большинства современных цифровых мультиметров (тестеров) в функционале присутствует возможность проверки диода. Эту функцию также можно использовать для проверки биполярных транзисторов. Обозначается она в виде условного обозначения диода рядом с разметкой переключателя режимов мультиметра.

Небольшое примечание! Стоит понимать, что при проверке диодов в прямом включении на дисплее показывается не сопротивление перехода, как многие думают, а его пороговое напряжение! Его ещё называют падением напряжения на p-n переходе.

Это напряжение, при превышении которого p-n переход полностью открывается и начинает пропускать ток. Если проводить аналогию, то это величина усилия, направленного на то, чтобы открыть «дверь» для электронов. Это напряжение лежит в пределах 100 – 1000 милливольт (mV).

Его то и показывает дисплей прибора.

В обратном включении, когда к аноду подключен минусовой () вывод тестера, а к катоду плюсовой (+), то на дисплее не должно показываться никаких значений. Это свидетельствует о том, что переход исправен и в обратном направлении ток не пропускает.

В документации (даташитах) на импортные диоды пороговое напряжение именуется как Forward Voltage Drop (сокращённо Vf), что дословно переводится как «падение напряжения в прямом включении«.

Само по себе падение напряжения на p-n переходе нежелательно. Если помножить протекающий через диод ток (прямой ток) на величину падения напряжения, то мы получим ни что иное, как мощность рассеивания – ту мощность, которая бесполезно расходуется на нагрев элемента.

Узнать подробнее о параметрах диода можно здесь.

Проверка диода

Чтобы было более наглядно, проведём проверку выпрямительного диода 1N5819. Это диод Шоттки. В этом мы скоро убедимся.

Производить проверку будем мультитестером Victor VC9805+. Также для удобства применена беспаечная макетная плата.

Обращаю внимание на то, что во время измерения нельзя держать выводы проверяемого элемента и металлические щупы двумя руками. Это грубая ошибка. В таком случае мы измеряем не только параметры диода, но и сопротивление своего тела. Это может существенно повлиять на результат проверки.

Держать щупы и выводы элемента можно только одной рукой! В таком случае в измерительную цепь включен только сам измерительный прибор и проверяемый элемент. Данная рекомендация справедлива и при измерении сопротивления резисторов, а также при проверке конденсаторов. Не забывайте об этом важном правиле!

Итак, проверим диод в прямом включении. При этом плюсовой щуп (красный) мультиметра подключаем к аноду диода. Минусовой щуп (чёрный) подключаем к катоду. На фотографии, показанной ранее, видно, что на цилиндрическом корпусе диода нанесено белое кольцо с одного края. Именно с этой стороны у него вывод катода. Таким образом маркируется вывод катода у большинства диодов импортного производства.

Как видим, на дисплее цифрового мультиметра показалось значение порогового напряжения для 1N5819. Так как это диод Шоттки, то его значение невелико – всего 207 милливольт (mV).

Теперь проверим диод в обратном включении. Напоминаем, что в обратном включении диод ток не пропускает. Забегая вперёд, отметим, что и в обратном включении через p-n переход всё-таки протекает небольшой ток. Это так называемый обратный ток (Iобр). Но он настолько мал, что его обычно не учитывают.

Поменяем подключение диода к измерительным щупам мультиметра. Красный щуп подключаем к катоду, а чёрный к аноду.

На дисплее покажется «1» в старшем разряде дисплея. Это свидетельствует о том, что диод не пропускает ток и его сопротивление велико. Таким образом, мы проверили диод 1N5819 и он оказался полностью исправным.

Многие задаются вопросом: «Можно ли проверить диод не выпаивая его из платы?» Да, можно. Но в таком случае необходимо выпаять из платы хотя бы один его вывод. Это нужно сделать для того, чтобы исключить влияние других деталей, которые соединены с проверяемым диодом.

Если этого не сделать, то измерительный ток потечёт через все, в том числе, и через связанные с ним элементы. В результате тестирования показания мультиметра будут неверными!

В некоторых случаях данным правилом можно пренебречь, например, когда чётко видно, что на печатной плате нет таких деталей, которые могут повлиять на результат проверки.

Неисправности диода

У диода есть две основные неисправности. Это пробой перехода и его обрыв.

  • Пробой. При пробое диод превращается в обычный проводник и свободно пропускает ток хоть в прямом направлении, хоть в обратном. При этом, как правило, пищит буззер мультиметра, а на дисплее показывается величина сопротивления перехода. Это сопротивление очень мало и составляет несколько ом, а то и вообще равно нулю.
  • Обрыв. При обрыве диод не пропускает ток ни в прямом, ни в обратном включении. В любом случае на дисплее прибора – «1«. При таком дефекте диод представляет собой изолятор. «Диагноз» — обрыв можно случайно поставить и исправному диоду. Особенно легко это сделать, когда щупы тестера порядком изношены и повреждены. Следите за исправностью измерительных щупов, провода у них ох какие «жиденькие» и при частом использовании легко рвутся.

А теперь пару слов о том, как по значению порогового напряжения (падению напряжения на переходе — Forward Voltage Drop (Vf)) можно ориентировочно судить о типе диода и материале из которого он изготовлен.

Вот небольшая подборка, составленная из конкретных диодов и соответствующих им величин Vf, которые были получены при их тестировании мультиметром. Все диоды были предварительно проверены на исправность.

Марка диода Измеренное пороговое напряжение, мВ (mV) Тип диода, материал полупроводника
1N5822 167 выпрямительный диод Шоттки
1N5819 200 выпрямительный диод Шоттки
RU4 419 быстрый выпрямительный диод
Д20 358 точечный германиевый диод
Д9 400 точечный германиевый диод
2Д106А 559 диффузионный кремниевый диод
Д104 717 точечный кремниевый диод
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Что такое реактивная мощность

Как видим, наименьшее падение напряжения на переходе (Vf) у диодов Шоттки 1N5822 и 1N5819. Это отличительная черта всех диодов на основе перехода металл-полупроводник (барьера Шоттки).

При прямом протекании тока через их переход (барьер Шоттки), на нём падает очень малое напряжение. Сказать проще – диод практически не оказывает никакого сопротивления протекающему току и не расходует драгоценные ватты. Противоположенная ситуация у кремниевых диодов. Прямое падение напряжения у них, как правило, не меньше 0,5 вольт, а то и больше. Кремниевые диоды и диоды с барьером Шоттки очень активно используются для выпрямления переменного тока. Например, в составе диодного моста.

Германиевые диоды имеют прямое падение напряжения равное 300 – 400 милливольт. Например, проверенный нами точечный германиевый диод Д9, который ранее применялся в качестве детектора в радиоприёмниках, имеет пороговое напряжение около 400 милливольт.

  • Диоды Шоттки имеют Vf в районе 100 – 250 mV;
  • У германиевых диодов Vf, как правило, равно 300 – 400 mV;
  • Кремниевые диоды имеют самое большое падение напряжения на переходе равное 400 – 1000 mV.

Таким образом, с помощью описанной методики можно не только определить исправность диода, но и ориентировочно узнать, из какого материала и по какой технологии он изготовлен. Определить это можно по величине Vf.

Возможно, после прочтения данной методики у вас появится вопрос: «А как же проверить диодный мост?» На самом деле, очень просто. Об этом я уже рассказывал здесь.

» Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Источник: https://go-radio.ru/kak-proverit-diod.html

Что такое утечка тока и каковы причины её возникновения?

Что такое ток утечки диода

В идеальной электрической цепи сопротивление изоляции стремится к бесконечности. К сожалению, на практике не все так однозначно. Какой бы качественной не была изоляция провода или других токоведущих элементов оборудования, это конечная величина, а, следовательно, даже при штатной работе происходит незначительная утечка тока. Ситуация в корне меняется, когда этот параметр превышает установленные нормы, чем это грозит и как определить утечку Вы узнаете прочитав статью.

Что такое утечка тока и чем она опасна

Эквивалентная схема 3-х фазной электросети с изолированной нейтралью

Начнем с терминологии. Точное определение этого явления описано в ГОСТ 61140 2012 и ГОСТ 30331.1 2013, далее дословно: «Электрический ток, протекающий в землю, открытые, сторонние проводящие части и защитные проводники при нормальных условиях». Для более детального описания явления приведем в качестве примера эквивалентную схему 3-х фазной электрической сети IT (изолированная нейтраль).

Обозначения:

  • А, В, С – фазы сети.
  • Ra, Rb, Rс – величина активного сопротивления между землей и каждой фазой.
  • Са, Сb, Сс – параметры емкости линий относительно земли.
  • Ua, Ub, Uc – напряжение каждой из фаз по отношению к земле.
  • Ia, Ib, Ic – токи утечки.

В приведенном примере активное сопротивление Ra, Rb, Rс не стремиться к бесконечности, а вполне измеряемая величина. Соответственно и токоведущих проводников емкость относительно земли (Са, Сb, Сс) будет какую-то величину больше нуля. Следовательно, в токоведущих частях с напряжениями Ua, Ub, Uc будут образовываться токи утечки Ia, Ib, Ic.

Пути таких токов напрямую зависят от того, какой тип заземления используется в системе. В приведенном примере с изолированной нейтралью (IT), утечка происходит через изоляцию проводов в токопроводящие элементы оборудования. Из них по проводникам, соединенным с ЗУ, уходит в зону растекания (локальную землю).

В системах с глухозаземленной нейтралью (TN) ток утечки по шине PEN течет до ЗУ на вводе электропитания.

Опасность утечки

Пока ток утечки соответствует принятым нормам, он не представляет серьезной опасности. Когда сопротивление изоляции снижается, например, при ее повреждении, ток утечки резко возрастает и может стать опасным для человека. На 1-й части рисунка 2 схематически изображен путь тока утечки (Iу) при касании человеком корпуса электроустановки, в которой повреждена изоляция корпуса Rи

Рисунок 2. Опасность утечки

При заземлении корпуса электроустановки (см. 2-ю часть рис.2) поражение электротоком при касании не происходит, поскольку утечка пойдет по пути наименьшего сопротивления. Но в этом случае в месте крепления защитного проводника (отмечено на рисунке красным кругом) может наблюдаться интенсивное выделение тепла, что провоцирует возникновение пожара.

Причины возникновения утечки тока

Из приведенной выше информации мы выяснили, что утечка происходит всегда, даже при штатной работе электрического оборудования. Опасность представляет превышение нормальных показателей. Давайте рассмотрим ситуации, когда превышаются допустимые нормы дифференциальных токов, чтобы установить причины возникновения неисправности.

С электроприбора в квартире или доме

опасное напряжение может появиться на корпусе бытового электроприбора, например, накопительного нагревателя воды (бойлера) или стиральной машины. как правило, причина этого нарушение целостности одного из тенов или механическое повреждение изоляции. к чему приведет пробой на корпус, зависит от системы заземления жилого помещения. рассмотрим варианты с трехпроводным подключением стиральной машины в системе tn-c-s и двухпроводное подключение при заземлении tn-c.

рисунок 3. пробой на корпус в системах: а) tn-c-s; в) tn-c

как видно из рисунка в случае пробоя на заземленный корпус ток утечки будет на шину-pe, что приведет к срабатыванию электромагнитной или тепловой защиты автоматического выключателя, установленного на линию питания электроустановки.

при двухпроводном подключении утечка тока не вызовет срабатывание ав и стиральная машина будет продолжать работать, пока не образуется дифференциальный ток.

это может произойти в случае одновременного касания корпуса электроустановки и заземленного элемента конструкции здания или труб водоснабжения. ток утечки в этом случае пойдет от корпуса через тело человека на землю (см. в рис.3).

величины тока в образованной цепи будет недостаточно для срабатывания ав, но узо или диффавтомат обнаружит утечку и произведет отключение оборудования.

в скрытой электропроводке в доме или квартире

причины утечки в скрытых проводках напрямую связаны со снижением уровня изоляции токоведущих жил кабеля. это может быть вызвано следующими причинами:

  1. превышение допустимого срока службы проводки. это довольно распространенное явление в домах возведенных 30-40 лет назад и более давних постройках. согласно нормативным документам (в частности всн 58 88) срок эксплуатации срытых электропроводок, выполненных кабелем с медными токоведущими жилами, не может превышать 40 лет. для алюминиевых проводов установлен срок службы не более 30 лет.
  2. нарушения режимов эксплуатации. если проводка подвергалась перегрузке, то велика вероятность разрушения изоляции вследствие нагрева токоведущих жил.
  3. механические повреждения изоляции провода. они могут быть нанесены из-за не соблюдения технологии монтажных работ или впоследствии при сверлении стен.
ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Для чего нужен анод в титане

причины повреждения изоляции кабеля скрытой проводки

не следует надеяться на постоянную величину сопротивления изоляции, при малейших подозрениях следует проверить этот показатель.

в автомобиле

рассматриваемое нами явление нередко наблюдается и в электросети автомобиля. причем вероятность утечки может не зависеть марки авто и его состояния. результат потери тока во всех случаях приводит к одному итогу – разряду аккумулятора. предлагаем рассмотреть наиболее вероятные причины утечки тока в электрической сети автотранспортного средства.

с аккумулятора

основные функции акб заключаются в запуске мотора автомобиля и обеспечении питания внутренней сети, в тех случаях, когда генератор не справляется с этой задачей. подзарядка аккумуляторной батареи производится в процессе работы двигателя, также вращающего генератор. у припаркованной машины с выключенным двс разряд акб происходит за счет питания подключенной электроники (например, сигнализации) и допустимого тока утечки.

если недавно заряженный аккумулятор быстро разрядился, не спешите сваливать на него всю вину, вполне возможно, что произошло превышение допустимой величины утечки по следующим причинам:

  1. повреждение изоляции бортовой сети, кз в блоке предохранителей.
  2. неправильно подключенная электроника и/или сигнализация потребляет ток сверх установленной нормы.
  3. загрязнение или окисление клемм аккумулятора.
  4. подключение дополнительных электрических приборов.

плохой контакт клемм акб — одна из причин ее быстрого разряда

как измерить заряд автомобильного аккумулятора и его утечку, было описано на нашем сайте.

через генератор

как показывает практика, довольно часто причина утечки через генератор связана с «пробитием» одного из диодов выпрямительного блока. на представленном ниже рисунке приведена упрощенная схема подключения акб к генератору, в котором «пробит» один из силовых диодов.

путь тока утечки через поврежденный выпрямительный диод

как производить поверку генератора, можно прочитать на нашем сайте.

через сигнализацию

практически все современные системы охраны для понижения потребления электричества с целью снижения разряда батареи переходят в режим «сна». иногда может возникнуть сбой по или произойти другая неисправность, устранить которую довольно сложно. в результате сигнализация потребляет ток сверх допустимой нормы, что приводит к разряду акб. особенно в этом замечена китайская продукция.

с диодов, транзисторов, конденсаторов

в данных радиоэлементах всегда присутствует незначительный уровень тока утечки, его показатели указываются в даташит к каждому компоненту. при выходе из строя транзистора, диода или конденсатора этот показатель может существенно увеличиться.

последствия

Как мы уже говорили, протекание дифференциальных токов происходит даже при наличии изоляции должного уровня. Из-за их низкой величины не возникает деструктивных последствий. Ситуация в корне изменяется, когда утечка превышает допустимую норму. В таких случаях возможны следующие последствия:

  • Угроза поражения электротоком.
  • Вероятность возникновения пожара.
  • Протекание дифференциального тока в сети приводит к тому, что даже при отключенных потребителях электроэнергии по показаниям приборов учета будет наблюдаться расход электричества.
  • Электрический ток, проходя через неизолированные токопроводящие конструкции, вызывает их ускоренную коррозию. Что можно наглядно наблюдать на клеммах аккумуляторных батарей.
  • Утечка в бортовой сети автомашины может вызвать воспламенение проводки и практически всегда становится причиной разряда аккумуляторной батареи, что создает проблемы цепи зажигания.

Перечисленных последствий вполне достаточно, чтобы осознать опасность дифференциального тока, поэтому поговорим о способах защиты и устранении утечки.

Средства защиты

Самый надежный способ защиты в рассматриваемой ситуации – установка на линию питания УЗО или диффавтомата. Эти устройства произведут разрыв цепи питания, как только произойдет утечка, останется только приступить к ее поиску и устранению.

Не менее эффективно действует подключение корпусов электрических приборов к шине заземления (PE), если имеется такая возможность.

Найти подробную информацию по выбору и установке УЗО, АВ, диффавтоматов, а также получить сведения о заземлении электрооборудования, Вы сможете на нашем сайте.

Как проверить и найти ток утечки своими руками

Приведем несколько косвенных способов, позволяющих обнаружить утечку:

  • Если при отключении от сети всех постоянных потребителей электрической энергии, счетчик продолжить регистрировать расход электроэнергии, значит необходимо приступать к поиску и устранению неисправности. То есть, ищите утечку.
  • При наличии бойлера вода, поступающая с кранов, вызывает ощущение прохождения электричества.
  • Срабатывает защита УЗО или диффавтомата.
  • В системе TN-C-S происходит отключение АВ.
  • Быстро разряжается аккумулятор автомобиля.

Теперь перейдем к более точным измерениям, для этого могут понадобиться следующие инструменты:

  • Простой или бесконтактный пробник напряжения. С их помощью можно определить наличие напряжения на корпусе бытовых приборов или смесителях, то есть, обнаружить утечку.
  • Токоизмерительные клещи, вместо них можно использовать мультиметр с режимом амперметра. При помощи этих инструментов снимаются показания амперметра, что позволяет измерить дифференциальные токи. После проведения измерений показатели прибора (амперметра) сравниваются с допустимыми параметрами. Обратим внимание, что контакты амперметра могут быть не приспособлены для замера больших величин, в таких случаях токовые клещи более удобны.
  • Авометр (необходим для проверки изоляции). Диапазон измерения выставляется в мегаомах, если сопротивление несколько сот кОм, то это говорит о недостаточной изоляции.

И несколько видео по теме (пример того, как искать утечку тока в автомобиле):

Внимание! Измерение сопротивления должно проводиться при полном отключении источника питания, то есть нуля и фазы для переменно напряжения и плюса и минуса в системах постоянных токов. Рекомендуется перед проверкой изоляции провести замеры в режиме измерения постоянного или переменного напряжения (в зависимости от типа сети).

Советуем также почитать:

Источник: https://www.asutpp.ru/chto-takoe-utechka-toka.html

Не пора ли прощаться с диодами Шоттки?

Что такое ток утечки диода

Диоды на основе перехода «металл-полупроводник», описанные теоретически Вальтером Шоттки в 1930-е годы, сегодня применяют там, где необходимы их эффективные электрические параметры, такие как малое падение напряжения на переходе (VF) и быстрое переключение (tRR).

Но за эти преимущества приходится платить. Основной недостаток диодов Шоттки связан с относительно высоким током утечки.

Ток утечки, обозначаемый в иностранных источниках как ‘IR’ (ток в обратном направлении), обычно измеряется в микроамперах (10-6 А) для небольших диодов Шоттки и может достигать нескольких миллиампер (10-3 А) для более мощных диодов.

По сравнению с диодами Шоттки у обладающих малой утечкой диодов с p-n переходом («полупроводник – полупроводник») этот параметр находится в диапазоне наноампер (10-9 А), а более мощные диоды имеют ток утечки в несколько микроампер.

В устройствах с батарейным питанием, таких как смартфоны, планшеты и смарт-часы, этот недостаток диодов Шоттки сокращает срок работы от аккумуляторной батареи.

Для решения проблемы использовались транзисторы на основе эффекта Шоттки – с таким же низким прямым напряжением на переходе, но с меньшим током утечки. В отдельных случаях такой подход был успешным, но приходилось жертвовать другим важным параметром диодов Шоттки – быстрым временем переключения.

Возникали дополнительные сложности и в процессе изготовления приборов, так как нужно было использовать более сложные технологии КМОП.

Можно ли сказать, что настало время попрощаться с диодом Шоттки?

Скорее всего, нет! ON Semiconductor продолжает финансировать исследования диодов Шоттки и уже имеет пригодные для массового производства полупроводниковые приборы малой мощности с использованием технологии Trench, которые найдут применение в ограниченных по энергоресурсам устройствах.

ЭТО ИНТЕРЕСНО:  Как рассчитать амперы зная Вольты и ваты

С учётом того, что диоды типа Schottky Trench уже широко используются в энергоемких устройствах промышленного назначения, ON Semiconductor расширяет возможности этой технологии и для области малых энергий, выпуская усовершенствованные диоды Шоттки для светодиодного освещения, систем батарейного электропитания и беспроводной зарядки.

Новое семейство диодов небольшой мощности с использованием технологии Trench обладает небольшими VF и tRR (как у диодов Шоттки) и обеспечивает низкий ток утечки, который сопоставим с током утечки обычных диодов, близких по быстродействию к диодам Шоттки.

Отличительный признак диодов малой мощности Schottky Trench – сочетание низких VF и IR,  необходимое для оптимизации рассеиваемой мощности в энергочувствительных приборах.

Эта технология позволяет инженерам использовать ее преимущества в ограниченных по энергоресурсам приложениях; например,в беспроводных зарядных устройствах.

Рис. 1. Мост на диодах Шоттки в беспроводном зарядном устройстве 

Так как энергия, переданная беспроводным способом в приемный блок питания (RPU), относительно невелика, все дальнейшие потери в цепях преобразования энергии должны быть сведены к минимуму для того, чтобы максимально ускорить процесс зарядки. Важным элементом в этой цепочке является мостовой выпрямитель, который преобразует сигнал переменного тока в электрический сигнал постоянного тока (DC).

Затем он обрабатывается с помощью преобразователя постоянного тока (DC/DC), чтобы привести напряжение к уровню, необходимому для зарядки аккумулятора беспроводного устройства.

Таким образом, мостовой выпрямитель должен иметь минимальное влияние на потерю мощности: потери прямого напряжения и тока должны быть сведены к минимуму, так как они снижают ценную мощность, передаваемую блоком Power Transmitting Unit (PTU).

Рис. 2. Влияние VF и IR на общую эффективность полного моста

В качестве примера рассмотрим положительную полуволну на катушке приемной антенны. Падение напряжения на диоде D1 уменьшит амплитуду напряжения волны (Vwave); в результате, мы имеем эффективное напряжение (Vres= Vwave-VF), которое затем подается на преобразователь постоянного тока DC/DC. Однако, принятая полуволна тока (Iwave) будет урезанной, в основном, из-за тока утечки диода D4 (IR4) и частично за счет тока утечки диода D2.

Следовательно, полезный результирующий ток приемной цепи Ires=Iwave – (IR2+IR4). Выполненные с использованием технологии Trench, новые диоды Шоттки оптимизированы для этого случая таким образом, что прямое падение напряжения (VF) и потери за счет обратного тока (IR) обеспечивают минимальные потери по мощности.

Почему это имеет существенное значение?

Представим себе диод Шоттки с отличным VF = 0,2 В, но с IR = 3 мА. В выпрямительном мосте оптимальное прямое падение напряжения мало что изменит, если выпрямленный импульс будет буквально съеден токами утечки в обратном направлении (IR) у других диодов. И, наоборот, при очень небольшом токе утечки в 1 нА (как у диодов с p-n переходом) прямое падение напряжения может достигать 0,8 В.

Слишком большие потери напряжения во входных цепях затрудняют его дальнейшее повышение с помощью преобразователя DC/DC. Поэтому необходимо соблюдать баланс между IR и VF так, чтобы минимизировать потери мощности и приблизить напряжение сигнала как можно ближе к значению на приемной катушке.

Компания ON Semiconductor направила инвестиции в НИОКР с целью оптимизации потерь электроэнергии в новом семействе диодов Шоттки малой мощности, выполненных с использованием технологии Trench.

Описанные преимущества не связаны с более сложным процессом обработки, который, в свою очередь, может снизить надежность приборов. Вместо этого команда исследователей ON Semiconductor сосредоточилась на упрощении производственного процесса при сохранении высоких требований к качеству и надежности, что позволит использовать продукцию, например, в автоиндустрии. Первая серия новых диодов  Schottky Trench малой мощности уже выпускается (NSR05T).

В разработке находится следующее усовершенствованное поколение диодов Schottky Trench с крайне низкой потерей мощности за счет оптимизации значений VF и IR.

Источник: https://www.terraelectronica.ru/news/5282

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

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Электрогенератор
Какое нормальное сопротивление изоляции

Закрыть