Какое падение напряжения на диоде: Диоды и диодные выпрямители

Диод Шоттки — Характеристики, особенности и применение

Что такое диод Шоттки

Диод Шоттки относится к семейству диодов. Выглядит он почти также, как и его собратья, но есть небольшие отличия.

Простой диод выглядит на схемах вот так:

обозначение диода на схеме

Стабилитрон уже обозначается, как диод с «кепочкой»

обозначение стабилитрона на схеме

Диод Шоттки имеет две «кепочки»

обозначение диода шоттки на схеме

Чтобы проще запомнить, можно добавить голову и ножки и представить себе человечка, танцующего ламбаду)

Обратное напряжение диода Шоттки

Итак, как вы помните, диод пропускает электрический ток только в одном направлении, а в другом направлении блокирует прохождение электрического тока до какого-то критического значения, называемым обратным напряжением диода.

Это значение можно найти в даташите

обратное напряжение диода

Для каждой марки диода оно разное

Если превысить это значение, то произойдет пробой, и диод выйдет из строя.

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.

прямое падение напряжения на диоде

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.

падение напряжение на диоде в прямом включении

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.

падение напряжения на диоде Шоттки при прямом включении

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

график зависимости прямого тока от напряжения

В нашем случае если следовать графо-аналитическому способу, то мы как раз получаем значение 0,35 В

Диод Шоттки в ВЧ цепях

Также диоды Шоттки обладают быстрой скоростью переключения. Это значит, что мы можем использовать их в высокочастотных (ВЧ) цепях.

Итак, возьмем генератор частоты и выставим синус частотой в 60 Гц

Возьмем диод 1N4007 и диод Шоттки 1N5817. Подключим их по простой схеме однополупериодного выпрямителя

и будем снимать с них показания

Как вы видите, оба они прекрасно справляются со своей задачей по выпрямлению сигнала на частоте в 60 Гц.

Но что будет, если мы увеличим частоту до 300 кГц?

Ого! Диод Шоттки более-менее справляется со своей задачей, что нельзя сказать о простом диоде 1N4007. Простой диод не может справиться со своей задачей не пропускать обратный ток, поэтому на осциллограмме мы видим отрицательный выброс

Отсюда можно сделать вывод: диоды Шоттки рекомендуется использовать в ВЧ цепях.

Обратный ток утечки

Но раз уж диоды Шоттки такие крутые, то почему бы их не использовать везде? Почему мы до сих пор используем простые диоды?

Если мы подключим диод в обратном направлении, то он будет блокировать прохождение электрического тока. Это верно, но не совсем. Очень маленький ток все равно будет проходить через диод. В некоторых случаях это не принимают во внимание. Этот маленький ток называется обратным током утечки. На английский манер это звучит как reverse leakage current.

Он очень мал, но имеет место быть.

Проведем простой опыт. Возьмем лабораторный блок питания, выставим на нем 19 В и подадим это напряжение на диод в обратном направлении

Замеряем ток утечки

обратный ток утечки диода

Как вы видите, его значение составляет 0,1 мкА.

Давайте теперь повторим этот же самый опыт с диодом Шоттки

обратный ток утечки диода Шоттки

Ого, уже почти 20 мкА! Ну да, в некоторых случаях это сущие копейки и ими можно пренебречь. Но есть схемы, где все-таки недопустим такой незначительный ток. Например, в схемах пикового детектора

схема пик детектора

В этом случае эти 20 мкА будут весьма значительны.

Но есть также еще один камень преткновения. С увеличением температуры обратный ток утечки возрастает в разы!

зависимость обратного тока утечки от температуры корпуса диода Шоттки

Поэтому, вы не можете использовать Шоттки везде в схемах.

Но и это еще не все. Обратное напряжение для диодов Шоттки в разы меньше, чем для простых выпрямительных диодов. Это можно также увидеть из даташита. Если для диода 1N4007 обратное напряжение составляет 1000 В

То для диода Шоттки 1N5817 это обратное напряжение уже будет составлять всего-то 20 В

Поэтому, если это напряжение превысит значение, которое описано в даташите, мы в итоге получим:

Применение диодов Шоттки

Диоды Шоттки находят достаточно широкое применение. Их можно найти везде, где требуется минимальное прямое падение напряжения, а также в цепях ВЧ. Чаще всего их можно увидеть в компьютерных блоках питания, а также в импульсных стабилизаторах напряжения.

Также эти диоды нашли применение в солнечных панелях, так как солнечные панели генерируют электрический ток только в светлое время суток. Чтобы в темное время суток не было обратного процесса потребления тока от аккумуляторов, в панели монтируют диоды Шоттки

Шоттки в солнечных панелях

В компьютерной технике чаще всего можно увидеть два диода в одном корпусе

Купить дешево можно на китайской площадке али по ссылке. 

При написании данной статьи использовался материал с этого видео

Диод падение напряжения таблица

Главная » Электротеория

Как то я не особо расписывал эту незатейливую детальку. Ну диод и диод. Система ниппель. Пропускает в одну сторону, не пропускает в другую, чего уж проще. В принципе да, но есть нюансы. О них, да немного о прикидочном выборе данной детальки и будет эта статья.
▌Клапан

В двух словах, в нашей канализационной электрике для сантехников диод это клапан. Вот типа вот такого:

И да, будет большим допущением считать, что клапан пропускает в одну сторону, а не пропускает в другую. На самом деле все несколько сложней. На самом деле у клапана же есть некая упругость пружины, так вот пока прямое давление не преодолеет эту пружину никакого потока не будет, даже в прямом направлении.

Для диода это справедливо в той же мере. Есть у диода такой параметр как падение напряжения. Оно для диодов Шоттки составляет около 0.2…0.4вольт, а для обычных диодов порядка 0.6…0.8 вольт.

Из этого знания следует три простых вывода.

1) Чтобы ток шел через диод напряжение на диоде должно быть выше его падения напряжения.

2) Какой бы ток через диод не шел, на нем всегда будет напряжение примерно равное его падению напряжения (собственно потому его таки зовут). Т.е. сопротивление диода нелинейно и падает с ростом тока.

3) Включая в цепь диод последовательно с нагрузкой, мы потеряем на нагрузке напряжение равное падению напряжения диода. Т.е. если вы в батарейное питание на 4.5 вольт для защиты от переполюсовки поставите диод, то потеряете от батареек 0.7 вольт, что довольно существенно. Ваше устройство перестанет работать гораздо раньше чем реально сядут батарейки. А батареи не будут высажены до конца. В этом случае лучше ставить диод Шоттки. У него падение ниже чем у простого (но есть свои приколы). А лучше вообще полевой транзистор.

До кучи пусть будет еще и график:

Это вольт-амперная характеристика диода. По которой наглядно видно, что открывается он примерно от 0.7 вольт. До этого ток практически нулевой. А потом растет по параболе вверх с ростом напряжения. У резистора ВАХ была бы прямолинейной в прямом соответствии с законом Ома. А в обратку диод не то чтобы не пропускает, но ток там совсем незначительный, доли миллиампера. Но после определенного напряжения диод резко пробивает и он начинает открываться, падение напряжения устанавливается где-то на уровне предела по обратному напряжению, а после и вовсе сгорает. Ведь рост тока, да большое падение напряжения на диоде означают большие тепловые потери (P=U*I). А диод на них не рассчитан. Вот и сгорает обычно он после пробоя. Но если ограничить ток или время воздействия, чтобы тепловая мощность не превышала расчетную, то электрический пробой является обратимым. Но это касается только обычных диодов, не Шоттки. Тех пробивает сразу и окончательно.

А вот и реальная характеристика диода Vishay 1N4001

Прямая ВАХ, показан один квадрант, рабочий. Начинается гдето с 0.6 вольт. При этом ток там мизерный. А дальше, с ростом напряжения, диод начинает резко открываться. На 0.8 вольтах ток уже 0. 2А, на 1 вольте уже под 2.5А и так далее, пока не сгорит

Рейтинг

( 2 оценки, среднее 5 из 5 )

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Падение напряжения на идеальном диоде

спросил

Изменено
1 год, 6 месяцев назад

Просмотрено
2к раз

\$\начало группы\$

Оба диода идеальны, можем ли мы определить падение потенциала на каждом диоде в этой ситуации, если да, то какова разность потенциалов на каждом диоде

  • диоды
  • падение напряжения
  • идеальный

\$\конечная группа\$

10

\$\начало группы\$

Если это идеальные полупроводниковые диоды (например, диод с p-n переходом), то ток подчиняется уравнению I = I0(exp(q. V/kT)-1). Как и в большинстве электронных устройств, здесь есть некоторые приближения. При обратном смещении, как D1, обратный ток равен I0. Обычно это очень мало (нА). Это течет через D2, и с использованием приведенного выше уравнения получается q.V/kT = ln(2) = 0,69.. При комнатной температуре это означает, что напряжение на D2 составляет 0,69 кТл/кв, или около 18 мВ. Падение напряжения на резисторе 1k будет незначительным (мкВ).

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Да, как только вы уточните, что вы подразумеваете под «идеальным диодом», напряжения можно легко найти с помощью КВЛ и закона Ома.

Я думаю, что каждое определение «идеального» диода говорит о том, что через диод с обратным смещением ток не течет. Таким образом, если один из диодов смещен в обратном направлении, вы сможете легко определить напряжение на другом диоде, используя KVL и закон Ома.

К сожалению, прямое смещение «идеального диода» не является чем-то, что можно однозначно определить. Некоторые говорят, что прямое напряжение на идеальном диоде равно 0 В, другие говорят, что оно равно 0,7 В или около того.

Вам также может понадобиться подумать о том, что делает ваш идеальный диод при нулевом смещении . Какой ток течет, если напряжение на диоде равно нулю? Чему равно напряжение на диоде, если через него течет нулевой ток?

\$\конечная группа\$

4

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Падение напряжения на противоположных диодах последовательно

спросил

Изменено
1 год, 9 месяцев назад

Просмотрено
1к раз

\$\начало группы\$

Я знаю, что кремниевый диод с прямым смещением падает на 0,7 В, и я также знаю, что два резистора должны иметь одинаковое падение напряжения, потому что они имеют одинаковое сопротивление и одинаковый ток (потому что ветвь с противоположными диодами, включенными последовательно, должна имеют ток почти 0). Зная, что я могу рассчитать, что на резисторах падает 4,3 В, а на двух диодах прямого смещения падает 0,7 В, и я ожидал, что на других диодах падает 0 В. Но моделирование этой схемы в CircuitLab дает следующие падения напряжения:

Я не понимаю, почему последовательно включенные друг напротив друга диоды падают по 2,5 В каждый. Во всяком случае, я думаю, что на диоде с прямым смещением должно падать 0,7 В, а на диоде с обратным смещением должно падать оставшиеся 4,3 В, но, похоже, это не так. Почему это?

Это «идеальные диоды» в CircuitLab, но я предполагаю, что они будут вести себя одинаково. Это правильное предположение? Если нет, что изменилось бы, если бы они были кремниевыми диодами в реальной жизни?

  • диоды

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

(Обновление: мы исправили проблему сходимости, описанную ниже, и симуляция теперь сходится просто отлично!)

(Здесь разработчик симулятора CircuitLab.)

Похоже, вы обнаружили один из недостатков идеальных диодов. Их кривые V-I кусочно-линейны и непрерывны, но не гладки. Негладкое означает, что производные разрывны.

Эта неоднородность может вызвать проблемы с конвергенцией, особенно если у вас есть две из них вплотную друг к другу. Вы увидите это отмеченным желтым кружком в правом нижнем углу окна редактирования или сообщением ПРЕДУПРЕЖДЕНИЕ: нелинейная сходимость не удалась. С подозрением относитесь к результатам. в правом нижнем углу окна, если вы явно нажмете «Запустить DC Solver».

Я получаю это предупреждение об ошибке конвергенции, когда пытаюсь смоделировать исходную схему:

смоделировать эту схему — Схема создана с помощью CircuitLab

Возможны два решения.

Во-первых, вы можете использовать диоды с P-N-переходом, которые являются непрерывными и гладкими и не будут испытывать такой проблемы со сходимостью:

смоделировать эту схему некоторые резисторы, которые помогают решателю найти решение:

моделировать эту схему

Любой подход устранит эту проблему сходимости, но использование диодов с гладким P-N переходом кажется мне проще!

\$\конечная группа\$

4

\$\начало группы\$

Напряжение неравномерно распределяется между двумя диодами между анодами.

смоделируйте эту схему – схема создана с помощью CircuitLab

Это может быть ошибкой при моделировании
\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Легко ошибиться в самых тривиальных наблюдениях.
Я думал, что искал два последовательных диода в обратном смещении, когда вы сообщили, что CircuitLab разделил падение напряжения 4 В пополам. Я бы НЕ доверял этому симулятору ни для чего, ни для обратной утечки, если вы не знаете предположения симулятора. (Включая Falstad (я полагаю, что модели для 1N4148 и 1N4004 были поменяны местами, поэтому я поменял местами метки)

В любом случае, когда вы смотрите на таблицы данных, графики ВСЕГДА номинальны, а ТАБЛИЦЫ являются ТИПОВЫМИ и НАИБОЛЕЕ СЛУЧАЙНЫМИ для некоторых условий, таких как 25′. С.

Симуляторы редко уделяют большое внимание повышению температуры и изменениям утечек, а также различиям в допуске утечек между партиями, поэтому вам не следует этого делать. Тем не менее, вы должны учитывать это, если это важно.

Кремниевый диод с самым высоким номинальным напряжением при использовании при низком напряжении, вероятно, будет иметь меньший ток утечки.

Нас всегда учили, что диод на 0,7 В, но если вы возьмете дюжину разных диодов, это будет не так. Но если вы возьмете те же самые разные кремниевые диоды и сместите их на 1 мА, вы получите почти 600 мВ, потому что ток недостаточно высок, чтобы разница в объемном сопротивлении оказала большое влияние.

Диоды Шоттки отличаются и имеют большую утечку.

Просто моделируем здесь разные пары двух последовательностей диодов обратного/прямого направления и обратного/обратного. Идите вперед и (щелкните левой кнопкой мыши Swap Terminals и посмотрите изменения и подключите фальшивый бак на 100 ГОм для утечки пыли.

При выполнении реальной работы помните Закон Мерфи. Если что-то можно изменить, то это будет.

\$\конечная группа\$

2

\$\начало группы\$

Если диод смещен в обратном направлении, общее падение напряжения на диоде равно падению напряжения, параллельному ему.