Последовательное и параллельное включение диодов

ВАХ PN-перехода

Процессы в полупроводниках.

Если внешнее поле имеет такое же направление, что и внутреннее поле PN-перехода, то происходит расширение запирающего слоя. Такое включение PN-перехода называется обратным.

Если внешнее поле имеет направление, противоположное внутреннему полю PN-перехода, то происходит разрушение запирающего слоя и электроны и дырки преодолевают область перехода. Такое включение называют прямым.

В общем виде ВАХ p-n перехода представляется экспоненциальной зависимостью:

Из формулы следует, что при прямом смещении (U > 0) ток через р-п переход возрастает, а при обратном смещении (U < 0) стано­вится малым, приближаясь к значению I ₀. Таким образом, р-п переход характеризуется свойством односторонней электропроводности, т. е. хорошо проводит ток в прямом на­правлении и плохо в обратном. Следовательно, р-п переход обладает выпрямляющим действием, что позволяет использовать его в качестве выпрямителя переменного тока.

Известно, что диод используют для выпрямления. Так как он пропускает только положительную полуволну. Но что если требуется выпрямить большое напряжение? Тогда диоды подсоединяют последовательно, для того, чтобы обратное напряжение на каждом диоде не превышало предельного. Обратное напряжение распределяется по диодам пропорционально их обратному сопротивлению. Например, пусть в выпрямителе амплитуда обратного напряжения 1000В и есть диоды с максимальным обратным напряжением только 400В, Очевидно, что нужно соединить последовательно 3 диода. Предположим, что обратные сопротивления диодов равны R1 = R2 = 1Ом, R3 = 3Ом. Тогда на диодах получится обратное напряжение U1 = U2 = 200В и U3 = 600В. Очевидно, что диод 3 сгорит, что повлечет распределение напряжения на 2 оставшихся диода, то есть по 500В на диод и они тоже сгорят. Чтобы этого не случалось каждый диод шунтируют резисторами. Получается, что обратное напряжение будет распределяться по диодам равномерно, не зависимо от их обратного сопротивления и диоды будут работать надежно.

Параллельное соединение диодов применяют, когда нужно получить выпрямленный ток, больший предельного тока одного диода. Но если просто подключить диоды параллельно, то в силу неодинаковости ВАХ диодов, на одном из них все равно может получиться ток, превышающий максимальный. Рассмотрим пример. Пусть даны 2 диода, у которых максимальный ток Imax = 0.2A. Пусть от этих диодов требуется получить ток в 0.4А. (Пусть их ВАХ различается и при напряжении в 0.4В на первом диоде будет 0.2А, а на втором только 0.05А) Тогда если мы соединим диоды просто параллельно, то при токе 0.2А получим суммарный ток 0.25А, вместо 0.4А. То есть нужно и на втором диоде получить 0.2А, чтобы в сумме было 0.4А. Пусть по ВАХ второго диода видно, что для получения тока 0.2А нужно напряжение 0.5В. Но увеличить напряжение на первом диоде мы не можем, потому что ток на нем будет больше предельного. Тогда мы подаем на оба диода 0.5В, но включаем последовательно с первым диодом уравновешивающий резистор, который будет пропускать только 0.4В на диод и мы получим ток и от первого и от второго диода в 0.2А, то есть в сумме 0.4А.

Дата добавления: 2015-06-04