Что такое силовой диод?

Силовой диод - это кристаллическое полупроводниковое устройство, используемое в основном для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), процесс, известный как выпрямление. Установленный в цепях питания практически всего современного электрического и электронного оборудования, функция силового диода схожа с механическим односторонним клапаном. Он проводит электрический ток с минимальным сопротивлением в одном направлении, известном как его прямое направление, в то же время предотвращая протекание тока в противоположном направлении. Как правило, они способны пропускать до нескольких сотен ампер в прямом направлении, силовые диоды имеют гораздо большие PN-переходы и, следовательно, более высокую пропускную способность прямого тока, чем их меньшие родственники сигнальных диодов, используемые в бытовой электронике для регулирования и уменьшения тока. Это делает силовые диоды более подходящими для применений, где используются большие токи и более высокие напряжения.

Производители обычно производят ряд силовых диодов, подходящих для конкретных применений. Они рассчитаны в соответствии с максимальным током, который они могут переносить в прямом направлении, и максимальным обратным напряжением, которое они могут выдержать. Из-за сопротивления происходит небольшое падение напряжения при пропускании электрического тока через силовой диод в прямом направлении. И наоборот, силовой диод может выдержать только определенную величину напряжения, протекающего в обратном направлении, прежде чем он сломается и перестанет функционировать.

Силовые диоды изготавливаются в основном из кремния, хотя также используются небольшие количества других материалов, таких как бор, арсенид галлия, германий или фосфор. Один силовой диод может быть использован для преобразования переменного тока в постоянный, но при этом получается то, что известно как переменный полуволна постоянного тока. Чаще всего два, три или более диодов соединяются в цепи для получения двухполупериодного переменного тока. Наиболее важным из них является мостовой выпрямитель, в котором четыре подключенных диода преобразуют как положительные, так и отрицательные участки волны переменного тока в постоянный ток, производя тем самым двухполупериодное выпрямление.

Электроэнергетические компании по всему миру обычно используют трехфазный переменный ток для распределения электроэнергии. Хотя он обеспечивает переменный постоянный ток от входного переменного тока, двухполупериодный или мостовой выпрямитель не обеспечивает постоянный ток при постоянном напряжении, необходимом для питания большинства современного электрического и электронного оборудования. Следовательно, резервуарный конденсатор обычно подключается к выходному концу выпрямителя, чтобы сгладить рифленое напряжение. Например, в типичном домашнем хозяйстве США трехфазный переменный ток от главных электрических цепей проходит через три пары силовых диодов. Результирующий постоянный ток затем сглаживается и подается на напряжение, достаточно постоянное для использования, путем пропускания его через сглаживающий конденсатор.