Bien que toutes les diodes soient des redresseurs, le terme est généralement appliqué aux dispositifs destinés à fournir de l'énergie pour les distinguer de ceux utilisés pour les circuits de petits signaux. La diode de redressement haute puissance est utilisée pour redresser le courant alternatif avec une faible fréquence d'alimentation de 50 Hz, avec une puissance élevée émise pendant la charge.

Caractéristiques des diodes

La tâche principale de la diode est Conversion AC à DC par l'utilisation dans des ponts redresseurs. Cela permet à l'électricité de circuler dans une seule direction, en maintenant l'alimentation électrique en marche.

Le principe de fonctionnement d'une diode de redressement est facile à comprendre. Son élément consiste en une structure appelée jonction pn. Le côté de type p est appelé anode et le côté de type n est appelé cathode. Le courant passe de l'anode à la cathode, l'empêchant presque complètement de circuler dans la direction opposée. Ce phénomène est appelé redressement. Il convertit le courant alternatif en unidirectionnel. Les appareils de ce type peuvent supporter une électricité plus élevée que les diodes conventionnelles, c'est pourquoi ils sont appelés puissants. La capacité de transporter une grande quantité de courant peut être classée comme leur principale caractéristique.

Aujourd'hui diodes au silicium les plus couramment utilisées... Par rapport aux éléments en germanium, ils ont une grande surface de collage. Parce que le germanium a une faible résistance à la chaleur, la plupart des semi-conducteurs sont fabriqués à partir de silicium. Les dispositifs au germanium ont une tension inverse admissible et une température de transition nettement inférieures. Le seul avantage d'une diode au germanium par rapport au silicium est une valeur de tension plus faible lorsqu'elle fonctionne en polarisation directe (VF (IO) = 0,3 0,5 V pour le germanium et 0,7 1,4 V pour le silicium) ...

Types de redresseurs et paramètres techniques

Il existe aujourd'hui de nombreux types de redresseurs. Ils sont généralement classés selon :

Les types les plus courants sont 1 A, 1,5 A, 3 A, 5 A et 6 A. Il existe également des appareils standard avec un courant redressé moyen maximum allant jusqu'à 400 A. Les tensions directes peuvent aller de 1,1 mV à 1,3 kV.

sont caractérisés par les limites admissibles suivantes :

Un exemple d'élément hautes performances est une double diode de redressement à courant élevé 2x30A, qui convient le mieux aux stations de base, aux soudeurs, aux alimentations CA/CC et aux applications industrielles.

Valeur appliquée

En tant que composant semi-conducteur le plus simple, une diode de ce type a un large éventail d'applications dans les systèmes électroniques modernes. Divers électroniques et circuits électriques utilisez ce composant comme un appareil indispensable pour obtenir le résultat souhaité. Le domaine d'application des ponts redresseurs et des diodes est vaste. Voici quelques exemples:

• inclusion du courant alternatif dans pression constante;
• isolation des signaux de l'alimentation électrique;
• référence de tension;
• contrôle de la taille du signal ;
• mélanger des signaux;
• signaux de détection;
• systèmes d'éclairage;
• lasers.

Les diodes de redressement haute puissance sont un composant essentiel des alimentations. Ils sont utilisés pour réguler l'électricité dans les ordinateurs et les voitures, et peuvent également être utilisés dans les chargeurs pour batteries rechargeables et sources informatiques nutrition.

De plus, ils sont souvent utilisés à d'autres fins (par exemple, dans un détecteur radio pour la modulation radio). La variante de diode barrière Schottky est particulièrement appréciée en électronique numérique. La plage de température de fonctionnement de -40 à +175 °C permet d'utiliser ces appareils dans toutes les conditions.

Pour les alimentations à découpage, les diodes avec une capacité intrinsèque optimisée et le temps nécessaire à la résistance de retour pour récupérer sont les plus adaptées. L'atteinte de l'indicateur requis pour le premier paramètre se produit avec une diminution de la longueur et de la largeur de la jonction p-n, ce qui affecte en conséquence la diminution des puissances de dissipation admissibles.

I - V caractéristique d'une diode à impulsions

La valeur de la capacité barrière d'une diode à impulsions est dans la plupart des cas inférieure à 1 pF. La durée de vie des porteurs minoritaires ne dépasse pas 4 ns. Pour les diodes de ce type, la capacité de transmettre des impulsions d'une durée n'excédant pas une microseconde à des courants de grande amplitude est caractéristique. Les diodes ordinaires ne fonctionnent pas du tout avec l'UPS, ou elles surchauffent et détériorent considérablement leurs paramètres, des éléments spéciaux à haute fréquence sont donc nécessaires - ce sont aussi des "diodes rapides". Voici leurs principaux types, noms et caractéristiques suffisants pour la pratique radioamateur.

Répertoire des importations sur les diodes à impulsions

Autres diodes Schottky

Le but principal des diodes de redressement est la conversion de tension. Mais ce n'est pas le seul domaine d'application de ces éléments semi-conducteurs. Ils sont installés dans les circuits de commutation et de commande, utilisés dans les générateurs en cascade, etc. Les radioamateurs novices seront intéressés de savoir comment sont agencés ces éléments semi-conducteurs, ainsi que leur principe de fonctionnement. Commençons par les caractéristiques générales.

Caractéristiques de l'appareil et de la conception

L'élément structurel principal est un semi-conducteur. Il s'agit d'une plaque de cristal de silicium ou de germanium, qui a deux régions de conductivité p et n. En raison de cette caractéristique de conception, il a été nommé plat.

Dans la fabrication d'un semi-conducteur, le cristal est traité comme suit: pour obtenir une surface de type p, il est traité avec du phosphore fondu et de type p - avec du bore, de l'indium ou de l'aluminium. Au cours du traitement thermique, il se produit une diffusion de ces matériaux et du cristal. Le résultat est une région avec une jonction pn entre deux surfaces avec une conductivité électrique différente. Le semi-conducteur ainsi obtenu est installé dans le boîtier. Cela protège le cristal des facteurs externes et favorise la dissipation de la chaleur.

Légende:

• A - la sortie de la cathode.
• B - support en cristal (soudé au corps).
• C - cristal de type n.
• D - cristal de type p.
• E - fil menant au fil d'anode.
• F - isolant.
• G - corps.
• H - plomb d'anode.

Comme déjà mentionné, comme base pn transition utilisé des cristaux de silicium ou de germanium. Les premiers sont utilisés beaucoup plus souvent, cela est dû au fait que la valeur des courants inverses dans les cellules au germanium est beaucoup plus élevée, ce qui limite considérablement la tension inverse admissible (elle ne dépasse pas 400 V). Alors que dans les semi-conducteurs au silicium, cette caractéristique peut aller jusqu'à 1500 V.

De plus, les éléments en germanium ont une plage de température de fonctionnement beaucoup plus étroite, elle varie de -60°C à 85°C. Lorsque le seuil de température supérieur est dépassé, le courant inverse augmente fortement, ce qui affecte négativement le rendement de l'appareil. Les semi-conducteurs en silicium ont un seuil supérieur d'environ 125°C-150°C.

Classement de puissance

La puissance des cellules est déterminée par le courant continu maximal admissible. Conformément à cette caractéristique, la classification suivante a été adoptée :

Liste des principales caractéristiques

Vous trouverez ci-dessous un tableau avec une description des principaux paramètres des diodes de redressement. Ces caractéristiques peuvent être obtenues à partir de la fiche technique ( description techniqueélément). En règle générale, la plupart des radioamateurs se tournent vers cette information dans les cas où l'élément indiqué dans le schéma n'est pas disponible, ce qui nécessite de lui trouver un analogue approprié.

Notez que dans la plupart des cas, si vous avez besoin de trouver un analogue à une diode particulière, les cinq premiers paramètres du tableau suffiront amplement. Il est souhaitable de prendre en compte la plage de température de fonctionnement de l'élément et la fréquence.

Principe d'opération

La façon la plus simple d'expliquer le principe de fonctionnement des diodes de redressement est par l'exemple. Pour ce faire, nous simulons un simple circuit redresseur demi-onde (voir 1 sur la Fig. 6), dans lequel l'alimentation est fournie par une source alternative avec une tension U IN (graphique 2) et passe par VD pour charger R.

Figure. 6. Le principe de fonctionnement d'un redresseur à diode unique

Pendant le demi-cycle positif, la diode est en position ouverte et fait passer le courant à travers elle jusqu'à la charge. Lorsque vient le tour du demi-cycle négatif, l'appareil est verrouillé et aucune alimentation n'est fournie à la charge. C'est-à-dire qu'il y a une sorte de coupure de l'alternance négative (en fait, ce n'est pas tout à fait vrai, car dans ce processus, il y a toujours un courant inverse, sa valeur est déterminée par la caractéristique I arr).

En conséquence, comme on peut le voir sur le graphique (3), à la sortie, nous obtenons des impulsions constituées de demi-périodes positives, c'est-à-dire D.C.... C'est le principe de fonctionnement des éléments semi-conducteurs redresseurs.

Notez que la tension de choc à la sortie d'un tel redresseur ne convient que pour alimenter des charges à faible bruit, un exemple est Chargeur pour la batterie de la lampe de poche. En pratique, un tel schéma n'est utilisé que par les fabricants chinois, afin de réduire au maximum le coût de leurs produits. En fait, la simplicité du design est son seul pôle.

Les inconvénients d'un redresseur à diode unique comprennent :

• Faible niveau d'efficacité, puisque les demi-périodes négatives sont coupées, l'efficacité de l'appareil ne dépasse pas 50%.
• La tension de sortie est environ la moitié de celle de l'entrée.
• Niveau de bruit élevé, qui se manifeste sous la forme d'un bourdonnement caractéristique avec la fréquence du réseau d'alimentation. Sa raison est la démagnétisation asymétrique du transformateur abaisseur (en fait, c'est pourquoi il est préférable d'utiliser un condensateur de trempe pour de tels circuits, qui a également ses côtés négatifs).

A noter que ces inconvénients peuvent être quelque peu atténués, pour cela il suffit de réaliser un simple filtre à base d'électrolyte de grande capacité (1 sur la Fig. 7).

Figure. 7. Même un simple filtre peut réduire considérablement l'ondulation

Le principe de fonctionnement d'un tel filtre est assez simple. L'électrolyte est chargé pendant le demi-cycle positif et déchargé lorsque le demi-cycle négatif se produit. Dans le même temps, la capacité doit être suffisante pour maintenir la tension aux bornes de la charge. Dans ce cas, les impulsions seront quelque peu lissées, approximativement comme le montre le graphique (2).

La solution ci-dessus améliorera quelque peu la situation, mais pas beaucoup, si vous alimentez à partir d'un tel redresseur demi-onde, par exemple des haut-parleurs d'ordinateur actifs, un arrière-plan caractéristique y sera entendu. Pour résoudre le problème, une solution plus radicale est nécessaire, à savoir un pont de diodes. Voyons comment fonctionne ce circuit.

Le dispositif et le principe de fonctionnement du pont de diodes

La différence essentielle entre un tel circuit (à partir d'un demi-cycle) est que la tension est appliquée à la charge à chaque demi-cycle. Le schéma de connexion des éléments redresseurs à semi-conducteurs est présenté ci-dessous.

Comme on peut le voir sur la figure ci-dessus, le circuit utilise quatre éléments redresseurs à semi-conducteurs, qui sont connectés de telle manière que seuls deux d'entre eux fonctionnent pendant chaque demi-cycle. Décrivons en détail comment se déroule le processus :

• Le schéma vient Tension alternative Uin (2 sur la figure 8). Pendant l'alternance positive, le circuit suivant est formé : VD4 - R - VD2. En conséquence, VD1 et VD3 sont en position verrouillée.
• Lorsque la séquence de l'alternance négative arrive, du fait que la polarité change, une chaîne se forme : VD1 - R - VD3. A ce moment, VD4 et VD2 sont verrouillés.
• Le cycle est répété pour la période suivante.

Comme on peut le voir sur le résultat (graphique 3), les deux demi-périodes sont impliquées dans le processus, et peu importe comment la tension à l'entrée change, elle traverse la charge dans un sens. Ce principe de fonctionnement du redresseur est appelé pleine onde. Ses avantages sont évidents, listons-les :

• Étant donné que les deux demi-périodes sont impliquées dans le travail, l'efficacité augmente considérablement (presque doublée).
• L'ondulation à la sortie du pont double également la fréquence (par rapport à une solution demi-onde).
• Comme on peut le voir sur le graphique (3), le niveau des creux diminue entre les impulsions ; par conséquent, il sera beaucoup plus facile de les lisser pour le filtre.
• La tension à la sortie du redresseur est approximativement la même qu'à l'entrée.

Les interférences du circuit en pont sont négligeables et sont même réduites grâce à l'utilisation d'un réservoir électrolytique à filtre. Pour cette raison, une telle solution peut être utilisée dans les alimentations, pratiquement, pour toutes les conceptions de radio amateur, y compris celles où l'électronique sensible est utilisée.

Attention, il n'est pas du tout nécessaire d'utiliser quatre redresseurs. élément semi-conducteur, il suffit de prendre un assemblage prêt à l'emploi dans un boîtier en plastique.

Un tel boîtier comporte quatre fils, deux pour l'entrée et le même pour la sortie. Les branches auxquelles la tension alternative est connectée sont marquées d'un "~" ou des lettres "AC". En sortie, la branche positive est marquée du symbole "+", respectivement, la branche négative est marquée du "-".

Sur le diagramme schématique un tel ensemble est généralement désigné par un losange, avec un affichage graphique de la diode située à l'intérieur.

La question de savoir ce qui est préférable d'utiliser un ensemble ou des diodes séparées ne peut pas être résolue sans ambiguïté. Il n'y a pas de différence de fonctionnalité entre eux. Mais l'ensemble est plus compact. D'un autre côté, s'il échoue, seul un remplacement complet sera utile. Si, dans ce cas, des éléments séparés sont utilisés, il suffit de remplacer la diode de redressement défaillante.