علم فردا

تکنولوژی به زبان ساده

در جلسات قبل در مورد مشخصات دیود های 1N4001 تا 1N4007 صحبت کردیم . این دیود ها از نوع دیود های یکسو کننده معمولی هستند و برای کار در فرکانس های بالاتر از 15 کیلو هرتز مناسب نیستند . اما در برخی موارد نیازه که دیود را در مداری با فرکانس بالا قرار بدیم تا موج ورودی که خودش فرکانس بالا هست رو یکسو کنه و در این مواقع از دیود های مخصوصی که برای همین کار تولید شدند باید استفاده کنیم . دیود های یکسو کننده فوق سریع که در انگلیسی UltraFast Diode گفته می شود .

یکی از سری دیود های فوق سریع در یکسو سازی ، دیود UF4001 تا دیود UF4007 است . UF درابتدای اسم این دیود ها مخفف عبارت UltraFast است . ولی چرا به UF4001 دیود فوق سریع میگن . اصلا این قضیه سرعت تو دیودهای یکسو کننده چیه ؟

سرعت در دیود فوق سریع چیست ؟

سرعت در دیود و کلا قطعات الکترونیکی ، معمولا به سرعت تغییر وضعیت دیود از یک حالت به حالت دیگه میگن . دیود یا روشنه یا خاموش ، سرعت تغییر از حالت روشن به خاموش و یا بالعکس رو سرعت دیود میگن . این سرعت در دیود فوق سریع به ترتیب از دیود های سریع ( Fast ) ، دیود های  soft و دیود های استاندارد ( کم سرعت )  بیشتره . دلیلش رو در ادامه میگم .

زمان بازیابی معکوس دیود فوق سریع چیست ؟

همونطور که گفتم و می دونید و خب شاید هم ندونید ، دیود در یک جهت جریان رو از خودش عبور میده و در جهت دیگه مانع این کار میشه . در بایاس مستقیم جریان رو رد میکنه و در بایاس معکوس دیود قطع است . در موقعی که دیود در حالت بایاس مستقیم هست ، دیود هدایت میکنه و جریان مشخصی از دیود و مدار میگذره ، اما زمانی که جهت ولتاژ برعکس میشه توقع داریم که جریان از دیود و مدار نگذره اما تا یه زمان کوتاهی ، جریان معکوس در دیود جاری میشه که این مسئله به موندن شارژ در پیوند نیمه هادی مربوط میشه . به زبون ساده بخوام بگم اینجوریه که دیود تا زمانی که این شارژ رو از پیوند خودش تخلیه نکنه نمی تونه عمل بلاکینگ ( عدم عبور جریان ) رو در بایاس معکوس انجام بده و اگه بخوام تخصصی تر بگم اینجوریه که دیود در ناحیه پیوند خود پر از الکترون و حفره هست که با هم دیگه ترکیب میشن . تعدادی از این حفره ها تا زمان بایاس معکوس بدون ترکیب باقی میمونن و وقتی که بایاس معکوس میشه این حفره ها تغییر جهت میدن و جریان معکوس قابل توجهی رو تولید میکنن . تا زمانی که این حفره ها به جای اصلی خودشون برسن یه زمانی می بره که به این زمان ، زمان بازیابی معکوس دیود یا Reverse Recovery Time میگن .

 

 

در شکل بالا می بینید که در نیم سیکل منفی برای مدت کوتاهی جریان معکوس ( منحنی قرمز) عبور میکنه و دوباره به خط صفر میرسه .

چرا سرعت دیود های فوق سریع از دیود های معمولی بیشتر است ؟

هدف از تولید دیود فوق سریع اینه که زمان بازیابی معکوس رو کاهش بدن ، چون هر چی زود تر دیود تغییر وضعیت بده ، عمل سوئیچینگ زودتر صورت میگیره . این کار رو با کم کردن ظرفیت خازنی محل پیوند p و n انجام میدن که شارژ کمتری ذخیره شه . البته در برخی دیود های دیگر مثل دیود فوق سریع شاتکی Schottky ، ولتاژ هدایت رو کم میکنن که عملا سرعت روشن شدن دیود زیاد میشه . دیود های معمولی باید 0.6 ولت بهشون اعمال بشه تا هدایت کنن اما دیود شاتکی با 0.2 ولت هم روشن میشه و دیگه نیازی نیست صبر کنه تا ولتاژ به 0.6 ولت رسه . این هم یکی از چیزهاییست که دیود فوق سریع رو از دیود های معمولی مجزا میکنه .

کاربرد دیود فوق سریع

دیود فوق سریع در منابع تغذیه سوئیچینگ منفی ، در مدارات اینورتور یا DC به AC ، مدارات الکترونیکی نظامی و جاهایی که به اطمینان بالا نیاز هست و همچنین به عنوان دیود هرزگرد در مدارات موتوری و سلفی استفاده میشه . دیود فوق سریع Ultrafast رو میشه در مادربورد های کامپیوتر و لپ تاپ ، آداپتور پرینتر ، تلویزیون و … مشاهده کرد .

استفاده از دیود فوق سریع به عنوان دیود هرزگرد و یکسو کننده

دیود هرز گرد یا به انگلیسی Freewheeling diode یا Flyback diode به این دلیل این اسم رو گرفته که فقط در برخی از مواقع در مدار استفاده میشه و اون موقع موقعیه که الان میگم .

اگر یک سلف در مداری با تغذیه DC مثلا 24 ولت قرار بگیره و این تغذیه توسط یک سوئیچ ( مثل ترانزیستور ، تریستور و یا IGBT) به سلف وصل بشه ، سلف شروع به ذخیره انرژی میکنه و اگر به طور ناگهانی کلید رو در مدار قطع کنیم ، تمام انرژی سلف به طور قوسی دو سر کلید نگون بخت جمع میشه و این می تونه آسیب جدی به سوئیچ بزنه . این انرژی به شکل جریان زیاد و ولتاژ چند برابر شده هست . برای اینکه این انرژی به کلید بر نگرده از دیود هرزگرد استفاده میشه تا موقع قطع سوئیچ ، جریان از دیود بگذره و تلف بشه . شکل زیر رو نگاه کنید .

 

 

می دونید که مدارات سوئیچینگ با فرکانس زیادی کار می کنند ، در واقع سرعت کار مدار بالاست . پس دیود هرزگردی  که در اون مدار قرار میگیره باید سرعت خوبی در قطع و وصل داشته باشه .

همچنین خروجی ولتاژ مدار تغذیه سوئیچینگ دارای فرکانس خیلی زیادی است که دیود های معمولی از پس اون بر نمیان واسه همین از دیود فوق سریع یا در برخی مواقع دیود شاتکی استفاده میکنن .

دیتاشیت فارسی دیود فوق سریع UF4001 تا UF4007

 

 

ویژگی های دیود فوق سریع UF4001 تا UF4007

■ زمان بازیابی معکوس بسیار سریع

■افت ولتاژ موافق کم

■ اتلاف سوییچینگ کم،راندمان بالا

■ تحمل سیگنال موافق ضربه ای بالا

■ دمای لحیم کاری 240 درجه سانتی گراد در 40 ثانیه

کاربرد های معمول دیود فوق سریع UF4001 تا UF4007

برای استفاده در یکسو سازی فرکانس بالا و دیود هرزگرد در مبدلهای  سوییچینگ ودر اینورترها ، کامپیوتر و مخابرات .

 

مقادیر مجاز در25 درجه سانتی گراد

 

 

■ در جدول بالا به ترتیب :

حداکثر ولتاژ معکوس تکراری

حداکثر ولتاژ RMS

حداکثر ولتاژ سد DC

حداکثر متوسط جریان موافق یکسو شده

پیک جریان ضربه ای غیر تکراری

جزئیات بیشتر در مورد دیود فوق سریع بالا رو در دیتاشیت فارسی UF4001 تا UF4007  بخونید ( در قالب فایل pdf دانلود کنید) .

 

 

حتما مطالب زیر رو هم بخونید