Wat is een vermogensdiode?
Een vermogensdiode is een kristallijn halfgeleiderapparaat dat voornamelijk wordt gebruikt om wisselstroom (AC) om te zetten in gelijkstroom (DC), een proces dat bekend staat als rectificatie. Gevonden in de voedingscircuits van vrijwel alle moderne elektrische en elektronische apparatuur, is de functie van een vermogensdiode vergelijkbaar met een mechanische eenrichtingsklep. Het geleidt elektrische stroom met minimale weerstand in één richting, ook wel de voorwaartse richting genoemd, terwijl wordt voorkomen dat stroom in de tegenovergestelde richting stroomt. Doorgaans zijn ze in staat om tot enkele honderden ampères vooruit te gaan, vermogensdioden hebben veel grotere PN-knooppunten en dus een hogere voorwaartse stroombelastingscapaciteit dan hun kleinere signaaldiode-familieleden die in consumentenelektronica worden gebruikt om stroom te reguleren en te verminderen. Dit maakt vermogensdioden beter geschikt voor toepassingen waarbij grotere stromen en hogere spanningen betrokken zijn.
Fabrikanten produceren over het algemeen een reeks vermogensdioden die geschikt zijn voor bepaalde toepassingen. Ze worden geclassificeerd op basis van de maximale stroom die ze in voorwaartse richting kunnen dragen en de maximale omgekeerde spanning die ze kunnen weerstaan. Vanwege de weerstand treedt een kleine spanningsval op wanneer een elektrische stroom in voorwaartse richting door een vermogensdiode wordt geleid. Omgekeerd kan een vermogensdiode alleen een bepaalde hoeveelheid spanning weerstaan die in de omgekeerde richting stroomt voordat deze afbreekt en niet meer functioneert.
Vermogensdioden worden hoofdzakelijk gemaakt van silicium, hoewel ook kleine hoeveelheden andere materialen, zoals boor, galliumarsenide, germanium of fosfor, worden gebruikt. Een enkele vermogensdiode kan worden gebruikt om AC naar DC te converteren, maar dit produceert wat bekend staat als halfgolf variërend DC. Meer gebruikelijk zijn twee of drie of meer diodes in een circuit verbonden om een volledige golf variërende DC te produceren. De belangrijkste hiervan is de bruggelijkrichter, waarin vier verbonden diodes zowel positieve als negatieve secties van een AC-golf in DC omzetten, waardoor een volledige golf-rectificatie wordt geproduceerd.
Nutsbedrijven over de hele wereld gebruiken doorgaans driefasige wisselstroom om elektriciteit te distribueren. Hoewel het wisselstroom levert van inkomende wisselstroom, levert een full-wave of bruggelijkrichter geen gelijkstroom op de constante spanning die nodig is om de meeste moderne elektrische en elektronische apparatuur van stroom te voorzien. Daarom is een reservoircondensator gewoonlijk verbonden met het uitgangseinde van de gelijkrichter om de gerimpelde spanning af te vlakken. In een typisch Amerikaans huishouden gaat bijvoorbeeld driefasige wisselstroom van de elektrische hoofdcircuits door drie paren vermogensdioden. De resulterende gelijkstroom wordt vervolgens afgevlakt en geleverd met een spanning die voldoende constant is voor gebruik door deze door een afvlakcondensator te voeren.