Падение напряжения на диоде Шоттки
Если же подать прямой ток на диод, то на диоде будет “оседать” напряжение. Это падение напряжения называется прямым падением напряжения на диоде. В даташитах обозначается как Vf , то есть Voltage drop.
Если пропустить через такой диод прямой ток, то мощность, которая будет на нем рассеиваться, будет определяться формулой:
где
P – мощность, Вт
Vf – прямое падение напряжение на диоде, В
I – сила тока через диод, А
Поэтому, одним из главных преимуществ диода Шоттки является то, что его прямое падение напряжения намного меньше, чем у простого диода. Следовательно, он будет меньше рассеивать тепло, или простым языком, меньше нагреваться.
Давайте рассмотрим один из примеров. Возьмем диод 1N4007. Его прямое падение напряжения составляет 0,83 Вольт, что типично для простого полупроводникового диода.
В настоящий момент через него проходит сила тока, равная 0,5 А. Давайте рассчитаем его рассеиваемую мощность в данный момент. P=0,83 x 0,5 = 0,415 Вт.
Если рассмотреть этот случай через тепловизор, то можно увидеть, что его температура корпуса составила 54,4 градуса по Цельсию.
Теперь давайте проведем тот же самый эксперимент с диодом Шоттки 1N5817. Как вы видите, его прямое падение напряжения составило примерно 0,35 В.
При прохождении силы тока через диод Шоттки в 0,5 А, мы получим рассеиваемую мощность P=0,5 x 0,35 = 0,175 Вт. При этом тепловизор нам покажет, что температура корпуса уже будет 38,2 градуса.
Следовательно, Шоттки намного эффективнее, чем простой полупроводниковый диод в плане пропускания через себя прямого тока, так как он обладает меньшим падением напряжения, а следовательно, меньше рассеивает тепло в окружающее пространство и меньше нагревается.
Прямое падение напряжения можно также посмотреть и в даташитах. Например, прямое падение напряжения на диоде Шоттки 1N5817 можно найти из графика зависимости прямого тока от падения напряжения на диоде Шоттки
В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В
Как отличить стабилизационный диод от обычного полупроводника
Очень часто люди задаются вопросом, как можно отличить стабилитрон от стандартного полупроводника, ведь, как мы выяснили раньше, оба этих элемента имеют практически идентичное обозначение на электросхеме и могут выполнять схожие функции. Самым простым способом отличить стабилизационный полупроводник от обычного является использование схемы приставки к мультиметру. С его помощью можно не только отличить оба элемента друг от друга, но и выявить напряжение стабилизации, которое характерно для данного смд (если оно, конечно, не превышает 35В). Схема приставки мультиметра является DC-DC преобразователем, в которой между входом и выходом имеется гальваническая развязка. Эта схема имеет следующий вид:
Схема приставки мультиметра
В ней генератор с широтно-импульсной модуляцией выполняется на специальной микросхеме МС34063, а для создания гальванической развязки между измерительной частью схемы и источником питания контрольное напряжение следует снимать с первичной обмотки трансформатора. Для этой цели имеется выпрямитель на VD2. При этом величина для выходного напряжения или тока стабилизации устанавливается путем подбора резистора R3. На конденсаторе С4 происходит выделение напряжения примерно в 40В. При этом проверяемый смд VDX и стабилизатор для тока А2 будут формировать параметрический стабилизатор. Мультиметр, который подключили к выводам Х1 и Х2, будет измерять на данном стабилитроне напряжение. При подключении катода к «-«, а анода к «+» диода, а также к несимметричному смд мультиметра, последний покажет незначительное напряжение. Если подключать в обратной полярности (как на схеме), то в ситуации с обычным полупроводником прибор будет регистрировать напряжение около 40В.
Здесь трансформатор Т1 будет намотан на торообразном ферритовом сердечнике с внешним диаметром в 23 мм. Такая обмотка 1 будет содержать 20 витков, а вторая обмотка — 35 витков провода ПЭВ 0,43
При этом важно при намотке укладывать виток к витку. Следует помнить, что первичная обмотка идет на одной части кольца, а вторая – на другой
Проводя настройку прибора, подключите резистор вместо smd VDX. Этот резистор должен иметь номинал 10 кОм. А сопротивление R3 нужно подбирать для того, чтобы добиться напряжения в 40В на конденсаторе С4 Вот так можно выяснить, стабилитрон у вас или обычный диод.
Принципы действия
Защитный диод обладает специфической ВА характеристикой, отличающейся нелинейностью. При условии, что размер амплитуды импульса окажется больше допустимого, то это повлечёт за собой так называемый «лавинный пробой». Иными словами, размер амплитуды будет нормирован, а все излишки будут выведены из сети через защитный диод.
Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника
Принцип работы TVS-диода предполагает, что до момента возникновения опасности диодный предохранитель никоим образом не оказывает влияние на сам прибор и его функциональные свойства. Таким образом, необходимо отметить, что выявляется ещё одно название для защитного диода — лавинный диод.
Существует два типа ограничительных стабилитронов:
Симметричные.
Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.
Несимметричные.
Применимы только для сетей с постоянным током, поскольку имеют однонаправленный рабочий режим. Способ подключения несимметричного защитного диода не соответствует стандартному. Его анод соединяется с минусовой шиной, а катод — с плюсовой. Положение получается условно перевёрнутым.
Кодировка защитных диодов, относящихся к симметричным, включает в себя литеры «С» или «СА«. У несимметричных диодных предохранителей имеется цветная маркировка в виде полосы на стороне катодного вывода.
Корпус каждого защитного диода также снабжён маркировочным кодом, в сжатом виде отображающим все значимые параметры.
Если входной уровень напряжения у диода увеличится, то стабилитрон в течение очень краткого временного отрезка уменьшит показатель внутреннего сопротивления. Сила тока в этот момент, напротив, возрастёт, а предохранитель перегорит. Поскольку действует защитный диод практически моментально, целостность основной схемы не нарушается. На деле, быстрая реакция на переизбыток напряжения является самым главным достоинством TVS-диода.
Характеристики диода 1N4148
- Максимальное обратное напряжение: (VRM) до 100 В; импульсное (VRRM) до 75 В; среднеквадратичное (VRMS) до 75 В.
- Максимальное постоянное запирающее напряжение (VDC) до 53 В.
- Максимальный прямой ток: выпрямленный (Io) до 150 мА; импульсный в течении 10 мкс (IFSM) до 500 мА;
- Рассеиваемая мощность (PD) до 500 мВ.
- Температура: кристалла (TJ) от -65 до + 175 oС; хранения (Tstg) -65 до + 175 oС;
- Время обратного восстановления (max): 0,004 мкс;
- Ёмкость Сд, 4 пФ;
- Вид корпуса — DO-35.
Стоит обратить ваше внимание на то, что характеристики этого диода у разных производителей могут немного отличается. Даже в техописании (datasheet), несмотря на то, что маркировка устройств одинаковая, информация о параметрах разнится, а отдельные свойства изделий вообще не указываются
Это связанно с особенностями производства и стремлением компаний улучшить качество своей продукции, а также снизить затраты и угодить потребителю.
При этом современный рынок диктует дополнительные правила, например к экономии и экологии. Поэтому большинство современных кремниевых диодов, в том числе рассматриваемый, не имеет вредных веществ и соответствует европейскому стандарту RoHS, не содержит сплавов свинца.
Электрические характеристики
Если судить по предельным значениям параметров, то можно отметить высокую стойкость рассматриваемого диода к работе при низких и высоких температурах окружающей среды, некоторые из производителей указывают диапазон от – 65 до + 200 oС. Не многие, даже современные устройства, могут похвастаться возможностью функционирования в таких условиях. Несмотря на это, желательно придерживаться номинальных величин. В таблице ниже представлены электрические характеристики устройства из datasheet компании Vishay, измеренные в лабораторных условиях.
Если внимательно посмотреть в даташит, то можно обнаружить, что зарубежные производители не указывают в них граничную частоту эксплуатации диодов. Но если судить по обратному времени восстановления (trr), например в 4 нс, в то она не превышает 25 МГц. На практике он может работать при значениях чуть более 100 МГц.
Нюансы
В дополнение к таким обозначениям диодов используются также некоторые графические показатели. Благодаря им, можно решить задачу и понять, насколько высокой является рабочая точка устройства. Иногда на диоды наносятся данные о том, какая техника производства выбрана, какой имеется материал корпуса, масса устройства. В принципе, такая информация будет полезна тому, кто создает аппаратуру, любителям такие данные не нужны.
Нужно заметить, что импортные производители работают по другой схеме. Маркировка диода такого типа будет довольно простой, ее значение можно посмотреть в специальной таблице. Именно поэтому аналоги будет отыскать очень легко.
Как правильно подобрать защитный диод?
Применение следующих правил поможет избежать проблем с покупкой защитного диода. Чтобы не ошибиться в выборе, необходимо:
- Определиться с типом напряжения (будет оно переменным или постоянным?);
- TVS потребуется одно- или двунаправленный;
- Узнать каков уровень номинального напряжения на линии, которую надо будет защищать;
- Осведомиться о максимальном значении Iогр. и Uогр.max. в условиях нагрузки;
- Выявить верхнюю и нижнюю температурную границу, при которой будет работать прибор;
- Решить, каким образом будет монтироваться элемент (поверхностно/с помощью отверстий);
- С опорой на все выявленные данные необходимо определиться с подходящей серией и оптимальным вариантом диода.
Кроме того, нужно учесть:
- Насколько велико обратное напряжение диода (оно должно превышать номинальное напряжение схемы, если данный момент не учитывается, то диод будет «включаться» даже не имея на то причин);
- Уровень Uогр. обязан быть меньше Umax. на линии, которую требуется защищать;
- Что даже если диод выбран в соответствии со всеми нуждами, его действие всё равно нужно проверить во всём необходимом температурном диапазоне;
- Удостовериться в том, что размеры диода и прочие нюансы позволяют его адекватный монтаж.
В процессе ремонта бытовой техники или других электронных устройств: монитора, принтера, микроволновки, блока питания компьютера или автомобильного генератора (например, Valeo, БОШ или БПВ) и т.д. возникает необходимость проверить целостность элементов. Расскажем подробно про тестирование диодов.
Учитывая разнообразие этих радиоэлементов, единой методики проверки их работоспособности не существует. Соответственно, для каждого класса есть свой способ тестирования. Рассмотрим, как проверить диод шоттки, фотодиод, высокочастотный, двунаправленный и т.д.
Что касается приборов для тестирования, мы не станем рассматривать экзотические способы проверки (например, батарейку и лампочку), а будем пользоваться мультиметром (подойдет даже такая простая модель, как DT-830b) или тестером. Эти приборы практически всегда есть дома у радиолюбителя. В некоторых случаях потребуется собрать несложную схему для тестирования. Начнем с классификации.
Особенности
Для производства ss14 диодов используются прямоугольные корпусы класса SMA. Буквы SS в названии изделия обозначают следующее: первая – поверхностный (surface) монтаж, вторая – наличие барьера Шоттки. Выводы изготавливаются из латуни, обработанной лужением. На корпусе отмечается катодная сторона, при этом разные фирмы-изготовители обозначают ее по-разному (точка, полоска определенного цвета, выемка). Также некоторые компании сокращают обозначение модели на корпусе до двухзначного – S4. Компоненты обладают очень малой массой – каждая единица весит не более 0,064 граммов. Миниатюрность и особенности монтажа на плату являются выигрышными с точки зрения производственных процессов, но затрудняют проведение тестирования – для этого мультиметр приходится оснащать специальной конструкцией.
Габариты smd-детали Шоттки
Важно! На графических представлениях электросхем такой элемент может обозначаться стандартно для диодов или иметь некоторые дополнительные знаки. Принятое графическое изображение диода Шоттки для поверхностного монтажа на схемах. Принятое графическое изображение диода Шоттки для поверхностного монтажа на схемах
Принятое графическое изображение диода Шоттки для поверхностного монтажа на схемах
Название класса диодов связано с именем немецкого физика Вальтера Германа Шоттки, которому принадлежит первое описание перехода между металлической поверхностью и полупроводниковым материалом. В рассматриваемых изделиях этот переход создается через непосредственный контакт этих двух материалов. Типичная P – N реализация, задействующая явление электронно-дырочной проводимости, в модели SS14 не используется. Электроток создается собственно электронами. В разных моделях изделий Шоттки могут быть применены серебряные, золотые или платиновые проводники. Полупроводниковый компонент может быть кремниевым или изготовленным из арсенида галлия.
Преимуществами использования таких деталей являются значительное быстродействие и небольшое сопротивление при прямой установке элемента, что минимизирует снижение напряжения на нем. Это дает возможность монтировать эти диоды в устройства импульсного типа. Кроме того, рабочая переходная зона обладает малой электроемкостью, что позволяет использовать данные элементы в высокочастотных установках. Есть у диодов и слабые стороны: они обладают малой устойчивостью к ситуациям превышения наибольшего обратного напряжения, нагревание влечет за собой внезапный рост обратного электротока. Данные особенности связаны с устройством диодных компонентов.
Замена
Несмотря на распространенность данной модели, может возникнуть ситуация, при которой нужного диода не окажется в домашнем запаснике. В таком случае следует прибегнуть к поиску альтернативы. С этим не будет проблем, поскольку есть компоненты, полностью совместимые или близкие по характеристикам.
Отечественные аналоги 1n4007
Идеальный вариант для замены – КД 258Д, его характеристики практически идентичны импортной модели, а по некоторым параметрам он даже превосходит ее.
Если разлагающийся конденсатор прорывается, это может, по моему опыту, также привести к разрушению диодов в виде короткого замыкания, что может привести к дальнейшему разрушению. Впоследствии четыре развязывающих конденсатора были установлены параллельно диодам. Конечно, неплохой зрелище, но все же в безопасности. При следующем удалении шасси провода конденсаторов укорачиваются и переустанавливаются.
Вся процедура проходила с открытого дна. Шасси не нужно было удалять. Радио вверх дном на верстаке. Измерение последовательного резистора: значение последовательного резистора зависит от устройства. Без предшественника положительный полюс выпрямителя имел напряжение 290 вольт. Вы должны поэкспериментировать с определением чего-то. Для безопасности каждый из резисторов может выдерживать максимальную потерю мощности 8 Вт. Кстати, анодное напряжение при включении питания возрастает до напряжения без нагрузки 342 вольт, потому что холодные трубки все еще не могут тянуть ток анода.
Не смотря на очевидные преимущества отечественного аналога, у него есть существенный недостаток – высокая стоимость (по сравнению с 1N4007). Оригинал стоит порядка $0.05, в то время, как наша деталь порядка $1. Согласитесь, разница существенная.
Это напряжение должно быть поглощено просеиванием и сглаживанием электролитических конденсаторов. Выборочный выпрямитель в металлической кружке. Также есть много интересной справочной информации для чтения. Часто требуется снижение скорости в определенных точках.
Расскажем пошаговый алгоритм тестирования
При спуске локомотивы должны быть снабжены меньшим напряжением, чем при движении в гору. Медленный останов перед медленным вождением сигнала. . При высоком сопротивлении нагрузки в источнике тягового тока скорость снижается. С сопротивлением в линии электропитания скорость может быть легко уменьшена. Падение напряжения на резисторе больше не доступно для локомотива, так что он замедляется. Однако следует отметить, что снижение напряжения зависит от потребляемой мощности локомотива.
В некоторых случаях можно использовать диоды Д226, КД208-209, КД243 и КД105, но предварительно потребуется проанализировать их характеристики на предмет совместимости с режимом работы в том или ином устройстве.
Зарубежные аналоги
Среди импортных деталей более широкий выбор для полноценной замены, в качестве примера можно привести следующие модели:
Маркировка диода in4007
В качестве резисторов должны использоваться резисторы с высокой нагрузкой. Типичные значения находятся в диапазоне от 5 до 10 Ом и грузоподъемности 10 Вт. С помощью поворотного переключателя можно уменьшить изменение напряжения. В положении 6 не происходит снижения. Проблему токовой зависимости снижения напряжения можно избежать с помощью диодов. На каждом диоде около 0, 7 вольт отбрасываются в прямом направлении. Таким образом, падение напряжения может быть установлено достаточно точно по количеству последовательно соединенных диодов.
- HEPR0056RT, выпускается компанией Моторола;
- среди продукции Томпсон есть два полных аналога: BYW27-1000 и BY156;
- у Филипса это BYW43;
- и три компонента (10D4, 1N2070, 1N3549) от компании Diotec Semiconductor.
Проверка динистора с помощью осциллографа
Если есть осциллограф, то мы можем собрать на тестируемом динисторе DB3 релаксационный генератор.
В данной схеме конденсатор заряжается через резистор сопротивлением 100k. Когда напряжение заряда достигает напряжение пробоя динистора, конденсатор резко разряжается через него, пока напряжение не уменьшится ниже тока удержания, при котором динистор закрывается. В этот момент (при напряжении около 15 вольт) конденсатор опять начнет заряжаться, и процесс повторится.
Период (частота) с начала заряда конденсатора и до пробоя динистора зависит от емкости самого конденсатора и сопротивления резистора. При постоянном сопротивлении резистора в 100 кОм и напряжении питания 70 вольт емкость будет следующая:
- C = 0,015мкф — 0,275 мс.
- С = 0,1мкф — 3 мс.
- C = 0,22 мкф — 6 мс.
- С = 0,33 мкф — 8,4 мс.
- С = 0,56 мкф — 15 мс.
Скачать datasheet на DB3 (242,6 Kb, скачано: 7 491)
Динисторы – это разновидность полупроводниковых приборов, точнее – неуправляемых тиристоров. В своей структуре он содержит три p — n перехода и имеет четырёхслойную структуру.
Его можно сравнить с механическим ключом, то есть, прибор может переключаться между двумя состояниями – открытое и закрытое. В первом случае электрическое сопротивление стремится к очень низким величинам, во втором же, наоборот – может достигать десятков и сотен Мом. Переход между состояниями происходит скачкообразно.