Защитный диод (супрессор): принцип работы, как проверить TVS-диод.
Защитный диод — гость нашего обзора полупроводников.
Мощность помех, влияющих на уровень напряжения в приборе, может быть различна. Для противостояния высокоэнергетическим импульсам возможно применение газовых разрядников и защитных тиристоров. Чтобы обезопаситься от средне- и маломощных воздействий больше подойдут защитные диоды и варисторы.
Защитный диод, наиболее часто выполняемый из кремния, может носить название:
Зачастую супрессор становится одной из составных частей импульсного питающего блока, поскольку в случае неисправности блока супрессор может защитить его от перенапряжения. Изначально защитный диод был создан в качестве страховки от атмосферных электрических воздействий на приборы.
Существует несколько сфер современного применения ограничительных стабилитронов:
Принципы действия
Защитный диод обладает специфической ВА характеристикой, отличающейся нелинейностью. При условии, что размер амплитуды импульса окажется больше допустимого, то это повлечёт за собой так называемый «лавинный пробой». Иными словами, размер амплитуды будет нормирован, а все излишки будут выведены из сети через защитный диод.
Рис 1 Защитный диод- принцип работы полупроводника
Принцип работы TVS-диода предполагает, что до момента возникновения опасности диодный предохранитель никоим образом не оказывает влияние на сам прибор и его функциональные свойства. Таким образом, необходимо отметить, что выявляется ещё одно название для защитного диода — лавинный диод.
Существует два типа ограничительных стабилитронов:
Защитный диод, двунаправленный приспособленный для работы в сетях с переменным током.
Применимы только для сетей с постоянным током, поскольку имеют однонаправленный рабочий режим. Способ подключения несимметричного защитного диода не соответствует стандартному. Его анод соединяется с минусовой шиной, а катод — с плюсовой. Положение получается условно перевёрнутым.
Кодировка защитных диодов, относящихся к симметричным, включает в себя литеры «С» или «СА«. У несимметричных диодных предохранителей имеется цветная маркировка в виде полосы на стороне катодного вывода.
Корпус каждого защитного диода также снабжён маркировочным кодом, в сжатом виде отображающим все значимые параметры.
Если входной уровень напряжения у диода увеличится, то стабилитрон в течение очень краткого временного отрезка уменьшит показатель внутреннего сопротивления. Сила тока в этот момент, напротив, возрастёт, а предохранитель перегорит. Поскольку действует защитный диод практически моментально, целостность основной схемы не нарушается. На деле, быстрая реакция на переизбыток напряжения является самым главным достоинством TVS-диода.
Значимые характеристики защитных диодов
Значение напряжения, при котором происходит открытие диода и уведение потенциала к общему проводу. Дополнительное синонимичное обозначение — VBR.
Максимальный обратный ток утечки. Имеет маленькое значение, измеряемое в микроамперах, и функциональность устройства от него практически не зависит. Дополнительное обозначение — IR.
Значение является показателем постоянного обратного напряжения. VRWM.
Наибольшее значение по импульсному напряжению ограничения. VCL, VCmax.
Наибольшее значение пикового импульсного тока. Иначе это показатель наибольшей силы безопасного для защитного диода токового импульса. Для наиболее действенных ограничительных стабилитронов данное значение может составлять сотни ампер. IPP.
Показатель наибольшего значения допустимой импульсной мощности. К сожалению данный параметр крайне зависим от длительности импульса.
Рис 2 ВА характеристики защитного диода
Уровень мощности у защитных диодов неодинаков. Тем не менее, если исходных данных по этому параметру у супрессора недостаточно, его спокойно можно скомбинировать ещё с одним или несколькими полупроводниками, что положительно скажется на общем уровне мощности.
TVS-диод может выполнять функцию стабилитрона. Но прежде необходимо проверить его максимально рассеиваемую мощность и динамический ток при Imax. и Imin.
Проверка целостности защитного диода
Проверка на целостность защитного, как и выпрямительного (в том числе силового), диода осуществляется мультиметром (как вариант, можно применить омметр). Использовать прибор с этой целью можно только в режиме прозвонки.
Рис 3 Проверка защитного диода
Когда мультиметр готов, необходимо щупами соединить его с выводами супрессора (положительный-красный с анодом, отрицательный-чёрный с катодом). Когда это будет сделано, на дисплее тестирующего устройства высветится число обозначающее пороговое напряжение проверяемого диодного предохранителя. При смене полярности подключения должна высветиться бесконечная величина сопротивления. Если всё так и вышло, то элемент исправен.
В случае выявления утечки во время смены полюсов, можно говорить о дисфункциональности элемента и необходимости его замены. Аналогично можно проверить защитный диод автомобильного генератора.
Основные качества TVS-диодов
Но, в качестве итога, необходимо признать, что выполнение одного условия зачастую влечёт за собой нарушение другого.
Помимо этого, TVS-диод в принципе нельзя отнести к числу идеальных защитных ограничителей. Так, например, защитные диоды супрессоры в положении «выключено» можно характеризовать достаточно большими обратными токами. Далее, вызывает неодобрение резкость при смене режимов. Наибольшей же проблемой считается то, что в ограничивающем режиме уровень напряжения находится в прямой зависимости от силы тока.
Необходимо помнить, что все даваемые производителем характеристики диода являются таковыми только в конкретных температурных условиях. При более высоких температурах допустимая пиковая мощность и токи уменьшатся.
Впрочем, несмотря даже на такие недостатки, диодные предохранители всё-таки оказываются лучше приборов, устройств и элементов с аналогичным назначением.
Области применения защитных диодов
Существуют несколько направлений, в которых может применяться супрессор:
Как правильно подобрать защитный диод?
Применение следующих правил поможет избежать проблем с покупкой защитного диода. Чтобы не ошибиться в выборе, необходимо:
Кроме того, нужно учесть:
Как проверить диод Шоттки любым мультиметром
Современная электроника давно взяла курс на развитие технологий и уменьшение размера приборов. Для того чтобы сделать прибор меньше, производятся миниатюрные радиодетали, собранные в максимально маленькие, но эффективные электрические схемы.
В сегодняшней статье будет подробно раскрыта тема — диод Шоттки. Пользователь получит информацию о том, как проверить диод Шоттки мультиметром, назначении этих элементов, принципу действия и основных разновидностях.
Назначение
Основное назначение диода Шоттки заключается в создании барьера для падения напряжения, подаваемого в общую цепь. Данный элемент также является полупроводником, как и все диоды. Особенность конструкции является используемый металл в качестве барьера. Основное отличие от обычного диода заключается в величине снижаемого на выходе напряжения. Оно составляет всего 0.2–0.4 вольта, против 0.6–0.8 у обычного полупроводника.
Принцип действия
Принцип работы диода Шоттки почти не отличается от полупроводниковых диодов. Особенностью является наличие металла. В обычном полупроводнике используется 2 вещества, которые формируют внутри себя электроны с положительным и отрицательным зарядом. При прохождении электрического тока, часть заряда теряется на образование этих электронов.
В диоде Шоттки используется металл и полупроводник. В качестве металлического барьера при производстве используют золото, кремний, германий. Диод также состоит из анода и катода. При подаче напряжения на анод, металл создает магнитный барьер для прямого прохождения напряжения. На его поверхности создаются электроны с отрицательным зарядом. При образовании значительного магнитного поля элемент импульсно разряжается. Такой разряд способен повторятся бесконечное количество раз, при условии соблюдения рабочего напряжения и температуры.
Наиболее комфортным напряжением для этого типа диодов является параметр 40–60 вольт. Именно это напряжение позволяет осуществлять переход без потери доли напряжения и без увеличения температуры.
Температура также играет значительную роль для быстрого перехода зарядов. При малом напряжении на входе создается повышение температуры. За счет этого увеличивается количество заряженных электронов, которые быстрее преодолевают металлический барьер.
Разновидности
Диоды Шоттки используются с современной электронике в качестве выпрямителей напряжения. Они способствуют простому, быстрому переходу частиц без существенных потерь на выходе. Основное использование — в диодных схемах импульсных блоков питания. Также они используются для создания импульсного напряжения. Существует 2 основных разновидности этих элементов:
Сдвоенные элементы бывают 3 типов:
Такие элементы используются для: выпрямления напряжения солнечных батарей; высоковольтных выпрямителей тока с мощностью до 10 ампер. Сдвоенные элементы используются для максимальной миниатюризации печатной платы приборов. По своей сути это 2 или 3 одинаковых элемента в одном корпусе.
Проверка
Далее будут подробно описаны способы проверки диода Шоттки с помощью цифрового мультиметра. Эти радиодетали можно тестировать описанными ниже способами и аналоговыми измерительными приборами.
Перед тестированием описываемой радиодетали необходимо знать следующие нюансы:
Итак, теперь можно приступить к проверке.
Один диод
Тестирование одиночного элемента начинается с включения мультиметра в режим замера сопротивления. Далее необходимо:
Точно таким же способом проверяется устройство и в режиме прозвонки. При правильной полярности, тестер должен выдать результат с разницей 300 мВ. При смене полярности результата быть не должно.
Проверка в гнезде «PNP/NPN»
Современные мультиметры оснащаются специальным разъемом для проверки целостности транзисторов. Этот разъем можно использовать для теста диода Шоттки. Для этого необходимо:
Эти проверки точно укажут на коэффициент потери тока на выходе, а также на общую работоспособность детали.
Проверка сдвоенных элементов
Такие детали выполнены в одном корпусе схожим с транзистором. Имеют один анод и 2 катода или наоборот. Перед проверкой необходимо убедиться, какая деталь перед вами. Например, необходимо провести тест элемента с одним анодом в центре и двумя катодами по краям. Далее необходимо:
Такая же проверка покажет целостность элементов у сдвоенной сборки, состоящих из 4 диодов.
Диодный мост
Диоды Шоттки активно используются в качестве составных деталей диодных мостов для разного рода блоков питания, выпрямителей. Диодный мост состоит из 4 деталей, которые соединены последовательно друг с другом. На такой схеме есть 2 контакта для входящего переменного напряжения и 2 контакта для выхода постоянного тока. При помощи цифрового тестера можно легко проверить целостность этого устройства.
Делается это следующим образом:
Далее проверяется отдельно каждая пара.
Далее нужно повторить проверку, но сменить положение щупов. Измерительный щуп черного цвета соединить с «-», а красным проверить контакты входа. Тестер не должен выдать никаких значений или только «1». Это указывает на то, что переход внутри диодов с этой стороны закрыт. Если данные есть, мост не пригоден к включению в сеть.
Далее проводится проверка выхода постоянного напряжения. Для этого нужно:
Данная проверка укажет на целостность устройства. Если в диодном мосту обнаружилась неисправность диодов, то их необходимо заменить на точные аналоги. После того как был выполнен их монтаж, необходимо провести повторную проверку на целостность моста, а только после этого проверять с подключением переменного напряжения.
Проверка на плате
Выполнять проверку диода Шоттки на плате можно. Но для этого лучше провести выпаивание катода элемента. Таким образом полностью снимается проблема ошибочного замера с измерением сопротивлений вмонтированных рядом радиодеталей.
Заключение
Статья подробно раскрыла основную информацию о диодах Шоттки, методах проверки этого элемента. Начинающим радиолюбителям необходимо серьезно отнестись к разновидностям этой детали. Перед тем как сменить элемент, необходимо проверить по таблице максимальный ток вхождения, номинал утечки и проводимости. Любые несоответствия могут стать причиной выхода из строя всей цепи прибора.
