TRANSKRYPCJA VIDEO
ElektroPrzewodnik
Diody prostownicze | #7 [Podstawy]
Opis wygenerowany przez Skrybot
Dla tego filmu nie wygenerowano opisu.
Transkrypcja wygenerowana przez Skrybot
Cześć! Witam Cię w kolejnym odcinku Elektroprzewodnika. Dzisiaj porozmawiamy o diodach. Z tym, że nie będą to diody LED, które już doskonale znacie, tylko zwykłe diody. Czym się różnią? Dowiecie się już dzisiaj. Dioda LED, jak pamiętacie, zamienia prąd w światło. Zatem, co robi zwykła dioda? Zwykła dioda działa podobnie do diody LED, z tym, że nie wydziela światła. Co jeszcze ważnego zachodzi w diodzie LED? Otóż ma ona określoną polaryzację. Prąd płynie w ściśle określonym kierunku. Dlatego w zwykłej diodzie, może od razu pokażę symbol, prąd płynie tylko w jednym kierunku. W kierunku przewodzenia. W przeciwnym kierunku prąd nie płynie. Z czym można to porównać? Otóż można to porównać oczywiście z wodą. Mamy taką zapadnię, taką blokadkę.
I teraz w przypadku, kiedy puścimy wodę w tym kierunku, ta klapa się podnosi i woda może śmiało przepłynąć w jednym kierunku. Ale jeżeli puścimy wodę w przeciwnym kierunku, klapa zostanie zamknięta, woda nie przepłynie. Tak właśnie działa dioda. Jak widzicie, diody mogą mieć różne rozmiary. Od tych bardzo małych do tych bardzo dużych. No ale właściwie do czego możemy je stosować? Otóż napisałem tutaj diody prostownicze. Zatem diody te służą do prostowania napięcia. Czym jest to prostowanie napięcia i po co te diody się używa dowiecie się dopiero w kolejnych odcinkach. Dzisiaj skupimy się tylko i wyłącznie na zasadzie działania. I zobaczcie proste obwody, które pokażą wam jak pracuje dioda prostownicza.
Najważniejsze co należy zapamiętać to to jak diodę należy podpiąć do obwodu. Jeżeli zobaczymy na symbol, zauważymy, że prąd płynie tutaj od plusa do minusa. A więc szczauka w diodzie wskazuje kierunek prądu. A ta kreska wskazuje blokadę. Czyli w tą stronę prąd nie popłynie, natomiast w tą popłynie. I jak to wygląda na diodzie? Otóż na diodzie mamy na końcu tą kreskę. Tutaj dokładnie widać na tej większej. Także wskazuje ona kierunek ułożenia diody. Tak zgodnie z tym schematem. Na tej mniejszej również widać na końcu tą kreskę, która jest zakończeniem tej strzałki. Tak więc jeżeli diodę mamy w tym położeniu prąd płynie od plusa do minusa. Tutaj podpijemy jeszcze jakieś obciążenie. Czyli mamy tą sytuację. Prąd przepływa.
Ten kierunek ułożenia diody nazywa się kierunkiem przewodzenia. Jeżeli diodę natomiast podepniemy na odwrót. Prąd od plusa do minusa nie popłynie. Trafiamy na tą barierę na diodzie. Wtedy mamy kierunek, dokładnie ten jest to kierunek zaporowy. Tutaj mamy charakterystykę prądowo-napięciową. I bardzo byśmy chcieli, aby nasza dioda przy napięciu przewodzenia przewodziła maksymalnie jak największy prąd. Żeby jak największy prąd mógł przepłynąć przez diodę, kiedy mamy ją w tej postaci. A w przypadku, kiedy prąd byłby zaporowo. Czyli dioda kiedy prąd nie może przepłynąć. Nie chcielibyśmy, aby ten prąd zaporowy płynął jak najbliższy zero. No i czy tak w praktyce jest? No nie jest tak w praktyce. Wiadomo, nic nie jest idealne. Dlatego postaramy się wyrysować taki duży schemat.
Gdzie zobaczymy wszystkie wady konstrukcyjne i wszystkie niedociągnięcia, o których trzeba wiedzieć jakie występują w diodzie. Narysowałem taki trochę większy schemat. I tutaj zastosowałem już oznaczenia angielskie. Także ta ćwiartka wykresu będzie obrazowała pracę diody w kierunku przewodzenia. Natomiast ta ćwiartka w kierunku zaporowym. Także tutaj mamy od angielskiego forward i reserve. Czyli zaporowo i przewodzenie. Mam nadzieję, że to jest dla Was jasne. Tutaj rośnie napięcie przewodzenia. Tutaj rośnie napięcie zaporowe. Tak samo tutaj z prądem. I tak mniej więcej wygląda ten wykres. Teraz będziemy nanosić charakterystyczne punkty. A posłużymy się tutaj czymś co nazywa się nota katalogowa. Czyli taka specyfikacja danej diody. I my będziemy zajmować się tą diodą o oznaczeniu 1N4007. Jest to najczęściej spotykana dioda.
Tutaj mamy przykład jak wygląda. I zaraz zobaczymy co możemy z tej noty katalogowej odczytać. Pierwszą rzeczą, która jest tutaj napisana przy naszej diodzie 4007 jest napięcie 1000V. Jest to napięcie przebicia. Czyli kiedy podepniemy diodę zaporowo. Jest to maksymalne napięcie przy jakim dioda nie przepuszcza prądu. Jeżeli dojdziemy do tej granicy gdzie będzie 1000V. Nasza dioda po prostu zacznie przepuszczać prąd. To tak samo jak mieliśmy tą zaporę. Wiadomo, że jest jakaś wytrzymałość tego materiału. Tak, kiedy ta woda jednak poleci dalej. Kolejną ważną informacją jaką możemy odczytać z noty katalogowej. Jest to maksymalny prąd jaki możemy przepuścić przez tą diodę. Tutaj w przypadku tej diody jest to 1A. Ale jeżeli weźmiemy sobie na przykład większą diodę.
Tutaj dla porównania. W przypadku tej diody jest to już 6A. Także rozmiar diody będzie mówił nam zasadniczo o tym. Ile prądu przez tą diodę może przepłynąć. Kolejny parametr który możemy tutaj znaleźć. Jest to chwilowy skok prądu. Także takie diody są dosyć odporne. Możemy wyczytać że przez czas 8,3 milisekundy. Taka dioda może zniesć przepływ prądu o wartości 30A. Ważnym parametrem jest napięcie przewodzenia. Nota katalogowa podaje że przy 1A jest to około 1,1V. Natomiast przy niższych wartościach to już nie jest podane. Ja na wykresie zaznaczyłem że przy 1mA jest to napięcie 0,7V. I raczej tego się trzymajmy. Przy niskim prądzie będzie to napięcie tego rzędu. Później do tego wrócimy co to napięcie nam mówi.
Mniej więcej wiemy tyle że jeżeli będzie mniejsze napięcie. To dioda nie będzie pracować. Nie będzie przepuszczać prądu. A dopiero jeżeli diodę zasilimy tak wyższym napięciem. Powyżej tego 0,7V to prąd zacznie płynąć. Tutaj jest to podane przy 1A. My na razie trzymamy się tych niższych prądów. Kolejnym ciekawym parametrem jest prąd wsteczny. Przy 25 stopniach Celsjusza wynosi on 5mA. Wiadomo że jeżeli naszą diodę mamy w kierunku zaporowym. To mimo wszystko jakaś część wody może nam tu gdzieś się przedostać. I tak tutaj zaznaczyłem na wykresie. Jak widzicie jest taka mała luka. Czyli jakiś malutki prąd płynie w kierunku zaporowym. I tak tutaj podali nam w nocie katalogowej. Jest to 5mA.
W przypadku już w 100 stopniach jest to 10x więcej. Wiadomo że dioda pracuje różnie w różnej temperaturze. A jeżeli chodzi o temperatury to jako ciekawostkę. Temperatura przechowywania i temperatura pracy. Wynosi aż od minus 55 do 175 stopni Celsjusza. Także jest to spory zakres temperatur w jaki nasza dioda może pracować. Tak jak widzicie nasz wykres jest już kompletny. Mamy opisane wszelkie stany pracy. Nas będzie interesowało normalna praca diody. Czyli w tym zakresie kiedy dioda przewodzi. Oraz w tym zakresie kiedy dioda nie przewodzi żadnego prądu. Czyli nas będzie interesował ten wykres przewodzenia i ten wykres zaporowy. Tutaj prąd przebicia to są dla nas niechciane warunki. Oraz niechciany warunek kiedy dioda nie pracuje.
Ponieważ nie przekroczyliśmy tego napięcia pracy. A od czego te wszystkie warunki zależą? Zależą generalnie od tego jakiego materiału użyjemy do budowy diody. Dioda jest zbudowana z dwóch kawałków. Określane są one materiałem typu P i typu N. Są to półprzewodniki domieszkowe. W przypadku tych diod półprzewodnikowych jest to odpowiednio domieszkowany krzem. Natomiast jeszcze tutaj miałem takie małe diody. To nie są akurat diody prostownicze. Są to tak zwane diody Szotkiego. I różnią się one to, że nie są one wykonane z dwóch półprzewodników. Tylko z półprzewodnika i metalu. Tutaj półprzewodnikiem jest German. I to napięcie w przypadku tych diod Szotkiego jest zmniejszone do około 0,4V. Także one trochę inaczej pracują. Te mają to napięcie zwiększone.
Do tego myślę, że jeszcze wrócimy. Jest jeszcze ważna rzecz o której warto powiedzieć. Jest to czas przełączania. Jeżeli najpierw leci napięcie zgodnie z kierunkiem przewodzenia. Ale następnie zmienimy napięcie w drugą stronę. Raz leci w jedną w kierunku przewodzenia zgodnie z naszą diodą. Potem następnie puścimy w drugim kierunku. Czyli dioda powinna w tym momencie zablokować przepływ prądu. To nastąpi coś takiego jak opóźnienie. Tutaj możemy zauważyć jak to wygląda. Więc czas przełączania ma takie drobne opóźnienie. Musimy to uwzględnić. Te diody prostownicze przystosowane do naszych sieci domowych. Gdzie napięcie zmienia się z częstotliwością 50 Hz. Spokojnie sobie z tym poradzą. Natomiast te diody Szotkiego mamy przystosowane do większych częstotliwości.
Kiedy będziemy pracować z układami, które pracują w częstotliwościach rzędu gigaherców. Czy jakieś radio, czy nie wiadomo, czy jakieś inne sposoby przesłania informacji. To wtedy będziemy korzystać z tych diod. Także one są lepsze pod tym względem, że się szybciej przełączają. Mają niższe to napięcie przewodzenia. Pytanie jest dlaczego nie wyparły zwykłe diody. Służące tak do prostowania napięcia. Skoro są takie lepsze, to działają szybciej. Mają niższe to napięcie przewodzenia. Czemu nie wyparły? Odpowiedź jest prosta. Chodzi o pieniądze. Jeżeli możemy porównać. Takie 50 diod kosztowały mnie złotówkę. Czyli wychodzi około 2 groszy za diodę. Z tym, że te diody mają napięcie do 1000 woltów i 1 ampere.
A jeżeli chcielibyśmy taką diodę o takich samych parametrach 1000 wolt i 1 ampere. Musielibyśmy dać za jedną diodę złotówkę. Także kwestia finansowa wchodzi w grę. Te diody mają mały prąd. Może przez nie płynąć maksymalnie 150 mA. Także one nadają się do innych celów niż takie diody prostownicze. W przypadku rezystorów czy kondensatorów mówiliśmy o łączeniu ich. Czy tutaj warto łączyć jakoś te diody? Jeżeli łączymy dwie diody równolegle. Moglibyście pomyśleć, że będzie można puścić większy prąd. Prąd się może rozpłynie na dwie diody. I będzie jakoś fajnie działać. Także rozproszymy sobie to ciepło. Otóż nie, ponieważ dioda nie równia. Jeżeli mamy nawet dwie diody takich samych parametrów. Kupione w tym samym sklepie. Nawet na jednej tasiemce.
Dziadek i prąd mogą być z względem siebie przesunięte. Jedna dioda będzie wyprzedzać drugą. Prąd nie rozłoży się tak jak chcemy. W konsekwencji jedna dioda będzie pracować. Ciężko harować. A druga nie będzie nic robić. Bo już całą robotę przejmie jedna tak, która ją wyprzedza. Jeżeli połączymy je znowu szeregowo. To otrzymamy tylko zmniejszony spadek napięcia. Ale nie zwiększy nam się to napięcie. Jeżeli na przykład ta jest na 1000 i ta na 1000. Jeżeli podepniemy tutaj coś z napięciem 1500. To pomyślimy, że to nam wytrzyma. No nie, bo pierwsza dioda już powyżej 1000 V nam puści. Kolejna także puści. Bo dostanie to samo napięcie. Nie ma żadnego takiego sposobu nałączenie tych diod. Przechodzimy z teorii do praktycznej.
Mamy tutaj pierwszy obwód. Wykorzystuję tutaj źródło napięciowe. Tak, korzystam z moich akumulatorków. Następnie mamy diodę w kierunku przewodzenia. Rezystor i diodę LED. Jak widzimy wszystko działa. Dioda świeci. Sprawdźmy sobie napięcie na moich akumulatorkach. Jest to 5,1 V. Jeżeli sprawdzimy napięcie za diodą. Zobaczymy 4,4 V. Zauważyliśmy spadek napięcia na diodzie. 0,7 V. Czyli jest to napięcie, przy którym dioda zaczyna pracować. Także dioda musi skonsumować tyle napięcia. Żeby dopiero zaczęła przewodzić. Co się dzieje z tym napięciem? 0,7 V. Oczywiście wydziela się w postaci ciepła na diodzie. Zależności tak ile prądu pobierze nasz układ. Jeżeli wrócimy do noty katalogowej. Zobaczymy, że nasza dioda może maksymalnie wydzielić 3 W ciepła. Co w przypadku maksymalnego prądu wielkości 1 A.
I maksymalnym napięciem przewodzenia. Tak, czyli na 1 A. I maksymalnym napięciem przewodzenia. 1,1 V. Także ma jeszcze sporo w wydzielaniu tego ciepła. A ta rezerwa przeznaczona jest na ten chwilowy pobór prądu rzędu 30 A. Także jeżeli wystąpi jakiś duży skok. To dioda jest przyzwyczajona do tych 3 W. Także może spokojnie to ciepło wyjdzie. Także jeżeli wyjdzie na ten moment. To jest taki duży skok. Także jeżeli wyjdzie na ten moment. Także może spokojnie to ciepło wydzielić. Sprawdźmy teraz co się stanie. Kiedy odwrócimy sytuację. I wypniemy diodę zaporowo. Czyli w odwrotnym kierunku. Czy popłynie nam jakiś prąd czy nie popłynie. No i jak się okazało prąd nie płynie. Tak dioda nam nie przewodzi.
Tak jest w kierunku zaporowym. Tak na wykresie jakiś drobny prąd. Rzędu 5 A może płynąć. Ale dopóki nie przekroczymy tego napięcia 1000 V. To dioda nam nie puści żadnego prądu. Także będzie działać poprawnie. Tak w tym paśmie w którym chcemy. Zauważyliście że tutaj przy tym małym obciążeniu. Rzędu 20 A. Było to 0,7 V. Ale ta katalogowa nam podaje. Że może ono wynosić 1,1 V. Przy 1 A poboru prądu. Zamontuję tutaj taki silnik. W miejsce tej diody z rezystorem. To sobie wypnę ładnie. Jak widzicie kiedy nasz silnik pracuje. Mamy trochę większy spadek. Ale jeżeli spróbujemy zwiększyć obciążenie. Zobaczymy że dochodzimy do tego poziomu spadku. 1,1 V. Także nasza nota katalogowa nie kłamie.
Taki duży spadek oczu mamy. Jeżeli obciążenie będzie większe. Wpadłem na pomysł zrobić bonusowy obwód. Wykorzystując silnik jako prądnicę. Jeżeli podepniemy do niego diodę LED. Zaczniemy kręcić silnikiem. Teraz chciałbym ten prąd jakoś zmagazynować. Wiecie z poprzedniego odcinka. Że do magazynowania służą nam kondensatory. Tak więc wykonuję taki prosty obwód. Nasz silnik wpięty jest do kondensatora. Czyli będziemy kręcić tym silnikiem. Tym generator. Będziemy kręcić tym silnikiem. Wygenerujemy trochę prądu. Przed prądem włączamy kondensator. Przeleci on nam przez LED. Ograniczoną rezystorem. Nasza dioda będzie świecić. Rozładujemy ten kondensator. Znowu puścimy prąd. Zobaczymy czy to zadziała. Już od teraz mówię, że nie zadziała. Zmontowałem obwód. Wszystko podłączone w ten sposób. Spróbujmy naładować kondensator. I puszczamy przycisk.
Uwaga, nic się nie dzieje. Czemu się nic nie dzieje? Zastanowiliście się? Dzisiejszy odcinek głosi o diodach. Zanim wyprodukowaliśmy prąd z generatora. I naładowaliśmy kondensator. Kondensator automatycznie się rozładował. Prąd popłynął z powrotem do silnika. Mogły być malutkie ruchy. Ale wszystko się rozładowało. Jak temu zapobiec? Za generatorem ustawimy diodę. Póki będziemy produkować napięcie. Prąd będzie się produkować. Popłynie przez diodę. Naładuje kondensator. Ale kiedy przestaniemy. Prąd nie wróci. Użyję diodę środkiego. Ma mniejsze napięcie przewodzenia. I mniej spadek napięcia. I więcej z silnika wykorzystać. Teraz wmontuję diodę. Uwaga, próbuję naładować kondensator. I włączę. Nasza dioda świeci. Mam nadzieję, że wam się to podobało. Mogę jeszcze podładować kondensator. Nasza dioda znowu świeci. Coś cudownego. Pokazuje jak łatwo jest władować kondensator. I włączyć.
Dziadek jest w połowie. I pokazuje jak łatwo jest władować. Przepływ prądu. Może nam się to też przydać. Gdzie będzie wymagane z polaryzacji. I zabezpieczy nam to. Przed przypadkowym błędnym podlepnięciem kabelków. Tak żebyśmy nie podpiali plusa z minusem na odwrót. Jeżeli spodobały wam się diody. Obiecuję wam, że wrócimy do nich w odcinku o transformatorach. Tymczasem możecie kliknąć łapkę w górę. Bardzo mnie to zmotywuje. A jeżeli nie jesteście jeszcze stałymi widzami. Koniecznie kliknijcie przycisk subskrybuj. Aby być na bieżąco lub śledźcie kanał elektroprzewodnika. Na facebooku. To tyle na dzisiaj. Do zobaczenia wkrótce. Trzymajcie się. Cześć. .
S K R Y B O T
Skrybot. 2023, Transkrypcje video z YouTube
Informujemy, że odwiedzając lub korzystając z naszego serwisu, wyrażasz zgodę aby nasz serwis lub serwisy naszych partnerów używały plików cookies do przechowywania informacji w celu dostarczenie lepszych, szybszych i bezpieczniejszych usług oraz w celach marketingowych.