مقاله بررسی دیودهای قدرت

مقاله بررسی دیودهای قدرت در 18 صفحه ورد قابل ویرایش
دسته بندی الکترونیک و مخابرات
فرمت فایل doc
حجم فایل 13 کیلو بایت
تعداد صفحات فایل 18

مقاله بررسی دیودهای قدرت

فروشنده فایل

کد کاربری 6017

مقاله بررسی دیودهای قدرت در 18 صفحه ورد قابل ویرایش

انواع دیودهای قدرت

در حالت ایده آل دیود نباید هیچ زمانی بازیابی معكوسی داشته باشد كه هزینه ساخت دیود را افزایش می دهد . در بسیاری از كاربردهای اثرات زمان بازیابی معكوس چندان اهمیت ندارند و می توان از دیود از دیودهای ارزان استفاده كرد . بسته به مشخصه های بازیابی و روشهای ساخت ، دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم كرد . مشخصه ها و محدودیت های عملی هر گروه كاربردشان را مشخص می كند .

1- دیودهای استاندارد یا همه منظوره

2- دیودهای بازیابی سریع

3- دیودهای شاتكی

دیودهای همه منظوره

دیودهای یكسو كننده همه منظوره زمان بازیابی معكوس نسبتاً زیادی دارند كه در حدودs ? 25 است و در كاربردهای سرعت پایین بكار می روند كه زمان بازیابی چندان اهمیتی ندارد (برای مثال در یكسو كننده ها و مبدلهای دیودی در كاربردهای فركانس رودی كم تا 1KHz ومبدلهای كموتاسیون خط ) .محدوده جریان این دیودها از كمتر از یك آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ 50v تا حدود 5kv می باشد . این دیودها معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند . با این وجود یكسو كننده های آلیاژی كه در منابع تغذیه دستگاههای جوشكاری بكار می روند از لحاظ هزینه به صرفه تر هستند و محدوده كاری آنها تا 300A و 1000V می رسد .

دیودهای بازیابی سریع

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی كوچكی (به طور معمول كمتر از s ? ) دارند . این دیودها در مدارهای مبدل dc به dc,dc,dc به ac كه سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی ای دارد بكار می روند . محدوده جریانی كاركرد این دیودها از كمتر از یك آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از 50 v تا حدود 3kv است .

برای محدوده ولتاژ بالای 400v ،‌دیودهای بازیابی سریع عموماً به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی بوسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین كنترل می شود . برای محدوده ولتاژ كمتر از 400 v دیودهای اپی تكسال سرعت كلید زنی بیشتری نسبت به دیودهای دیفیوژنی دارند . دیودهای اپی تكسال پهنای بیس كمی دارند كه باعث می شود زمان بازیابی كوچكی در حدود 50ns داشته باشند .

دیودهای شاتكی

مشكل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتكی حذف (یا حداقل ) شده است . این كار از طریق ایجاد یك سد پتانسیل كه میان یك فلز و یك نیمه هادی متصل می شود ، انجام می پذیرد . یك لایه فلزی روی یك لایه اپی تكسیال باریك از سیلیكون نوع n قرار داده می شوند . سد پتانسیل رفتار یك پیوند p-n را شبیه سازی می كند . عمل یكسو كنندگی فقط به حاملهای اكثریت بستگی دارد و در نتیجه حاملهای اقلیت اضافی ای برای تركیب شدن وجود ندارند . اثر بازریابی منحصراً به خاطر ظرفیت خازنی خودپیوند نیمه هادی است .

بار الكتریكی بازیابی یافته در یك شاتكی خیلی كمتر از یك دیود پیوند p-n معادل است . از انجایی كه این بار ناشی از ظرفیت خازنی پیوند است تا حد زیادی مستقل از di/dt معكوس می باشد . دیودهای شاتكی افت ولتاژ مستقیم نسبتاً كوچكی دارند .

جریان نشتی دیودهای شاتكی بیشتر از دیودهای پیوند p-n است . یك دیود شاتكی با ولتاژ هدایت نسبتاً كم ، جریان نشتی نسبتاً زیادی دارد و برعكس . در نتیجه حداكثر ولتاژ مجاز آن معمولاً به 100v محدود می شود . محدوده جریان كاری دیودهای شاتكی از 1 تا 300A می باشد . دیودهای شاتكی برای بكار گیری در منابع تغذیه dc با ولتاژ كم و جریان بالا ایده آل هستند . اگر چه به منظور بالا بردن بازده ، این دیودها در منابع تغذیه با جریان كم نیز استفاده می شوند .

اثرات زمان بازیابی معكوس و مستقیم

اهمیت این پارامترها را می توان از روی شكل توضیح داد . اگر كلید sw در لحظه t=o بسته شود و به حد كافی بسته باقی بماند ، یك جریان حالت پایدار از بار خواهد گذشت و دیود هرز گرد Dm جریان خواهد یافت . حالا اگر كلید دوباره در t= t1 بسته شود دیود Dm مثل یك اتصال كوتا ه عمل می كند . سرعت افزایش جریان مستقیم كلید (و دیود D1) و سرعت كاهش جریان مستقیم دیود Dm خیلی زیاد خواهد بود و به بی نهایت میل می كند . پیك جریان معكوس دیود Dm می تواند خیلی زیاد باشد و دیود های D1 و Dm ممكن است آسیب ببیند .

این مشكل را اغلب می توان با اتصال یك سلف Ls محدود كننده di /dt حل كرد .

دیودهای واقعی به زمان معینی برای روشن شدن نیاز دارند تا اینكه تمامی سطح پیوند رسانا شود و di/dt باید كم نگه داشته شود تا محدودیت زمان روشن شدن رعایت شود . این زمان گاهی اوقات با نام زمان باز یابی مستقیم tf نیز ذكر می شود .

انواع تریستورها

تریستورها تقریبا تنها به روش تزریق ساخته می شوند . جریان آند برای انتشار از نزدیكی گیت به تمام سطح پیوند ( هنگامی كه سیگنال جهت روشن كردن تریستور اعمال می شود ) به زمان معینی نیاز دارد .

سازندگان برای كنترل di/ dt ، زمان روشن شدن و زمان خاموش شدن ، از ساختارهای متفاوتی برای گیت استفاده می كنند . تریستورها بسته به ساختار فیزیكی و محوه روشن و خاموش شدن ، به 9 دسته زیر تقسیم می شوند :

1- تریستورهای كنترل فاز ( SCR )

2- تریستورهای كلید زنی سریع ( SCR )

3- تریستورهای خاموش شونده با گیت ( GTO)

4- تریستورهای سه قطبیدو جهته ( TRIAC )

5- تریستورهای هدایت معكوس ( RCT )

تریستورهای كنترل فاز

استفاده از روغن برای خنك سازی كه به كاربردهای خاصی محدود می شود، باعث عایق بندی مناسب شده و مشكل مربوط به منجمد شدن و خوردگی را بر طرف می سازد . لوله های حرارتی و گرماگیرهای خنك شونده با مایع به طور تجاری تولید و عرضه می شوند .

حفاظت ولتاژ با دیودهای سلنیوم ومقاومتهای متغیر اكسید فلزی

برای حفاظت در برابر ولتاژهای اضافی گذرا می توان از دیودهای سلنیوم استفاده كرد. این دیود دارای ولتاژ مستقیم پایین می باشد ، اما ولتاژ شكست معكوس آن دقیقاً تعریف شده است .

معمولاً نقطه كار پیش از ناحیه زانو در منحنی مشخصه واقع می شود و جریان خیلی كمی از مدار عبور می كشد . گرچه ، هنگامی كه ولتاژ گذرا بالا پیش می آیسد ، نقطه كار از زانوی منحنی عبور كرده و جریان معكوس عبور كننده از دیود سلنیوم به طور ناگهانی افزایش می یابد و در نتیجه ولتاژ گذرا به مقدار دو برابر مقدار نرمال خود محدود می شود .

یك دیود سلنیوم (بازدارنده ) باید قادر باشد بدون افزایش بی رویه دمای خود ، انرژی اضافی را تلف كند . هر سلول دیود سلنیوم عموماً دارای ولتاژ موثر نامی 25v و ولتاژ برش 72v است . برای حفاظت مدار dc باید مدار جلوگیری كننده را مطابق شكل الف قطبی كرد . در مدارهای ac شبیه شكل ب بازدارنده ها غیر قطبی هستند به طوریكه می توان در هر دو جهت ولتاژهای گذرا را محدود كنند . برای مدارهای سه فاز می توان از بازدارنده های قطبی با اتصال ستاره مطابق شكل ج استفاده كرد .

اگر بخواهیم یك مدار dc, 240 ولتی را با سللولهای سلنیوم 25 ولتی حفاظت كنیم ، انگاه به 240/25 10 سلسول نیاز خواهد بود و ولتاژ برش نهایی برابر 10*72= 720 ولت خواهد بود . برای حفاظت یكمدار ac تكفاز 208v, 60Hz با سلسولهای سلنیوم 25v به 208/25 9 سلول در هر جهت نیاز می باشد و مقدار كلی 2*9=18 سلول برای بازدارنده غیر قطبی لازم می باشد . دیودهای سلنیوم به دلیل داشتن خازن داخلی كوچك ، قادر به محدود كردن di/dt به اندازه مدارهای اسنابر RC نمی باشند .

گرچه ، این دیودها ولتاژهای گذرا را به دامنه دقیقاً معینی محدود می كنند . در مورد مسئله حفاظت یك عنصر ، مدارهای RC نسبت به دیودهای سلنیوم از قابلیت اطمینان بیشتری برخوردار هستند .

وریستورها قطعاتی آمپدانس متغیر غیر خطی هستند كه از ذرات اكسید فلزی كه توسط یك قشر اكسید یا عایق جدا شده اند ،‌تشكیل می شوند . با افزایش ولتاژ اعمالی این قشر ، هادی می گردد و جریان افزایش می یابد . جریان به صورت زیر تعریف می شود .

كه درآن K مقدار ثابتی است و V ولتاژ اعمال شده می باشد . مقدار a بین 30 و 40 متغیر است .

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *