logo elektroda
logo elektroda
X
logo elektroda
REKLAMA
REKLAMA
Adblock/uBlockOrigin/AdGuard mogą powodować znikanie niektórych postów z powodu nowej reguły.

Diody o niskim spadku napięcia - czy istnieją i jakie są alternatywy?

mojomax 20 Maj 2004 13:11 47110 18
REKLAMA
  • #1 650680
    mojomax
    Poziom 15  
    Posty: 251
    Pomógł: 1
    Ocena: 21
    Nie jestem pewien, czy to dobre forum na takie pytania, ale nie znalazłem lepszego :)

    Otóż nurtuje mnie następujący problem:
    Spadek napięcia na zwykłej diodzie krzemowej , podczas przewodzenia to ok. 0.6V. Na diodzie świecącej - ok 2V, zależy od koloru świecenia.

    A teraz pytania:

    Czy są diody, na których spadek napięcia byłby mniejszy , np 0.3V ?
    Czy jest jakiś element "przewodzący w jedną stronę" na którym nie byłoby spadku napięcia ?
    Czy jest regulowana dioda zenera, gdzie spadek napięcia możnaby regulować od 0 do 1V ?

    z góry dziękuję za pomoc.
  • REKLAMA
  • #2 650691
    Tdv
    Poziom 34  
    Posty: 2237
    Pomógł: 150
    Ocena: 53
    ad. 1. tak, są to diody Shotky'ego,
    ad. 2. nie ma takich elementów (zależnie od zastosowania moża użyć prostownika liniowego czyli prostownika zbudowanego w oparciu o wzmacniacz operacyjny i diode)
    ad. 3. dowolna dioda zenera i odpowiedni dobór dzielnika rezystorowego + potencjometr.
  • #3 650697
    Pi-Vo
    Poziom 37  
    Posty: 3019
    Pomógł: 319
    Ocena: 205
    0,3V uzyskasz jeszcze na każdej diodzie germanowej.
  • #5 650913
    john_doe
    Poziom 16  
    Posty: 244
    Ocena: 8
    ad 1 jezeli wezmiesz sobie np 100 amperowa diode shotkiego i jak przepuscisz przez nia tylko np. 0,1 A to bedziesz mial na niej spadek nawet ponizej 0,1V
    ad 3 - tl431 taka oszukana dioda zenera ;)
  • REKLAMA
  • #6 651442
    bobo
    Poziom 29  
    Posty: 1318
    Pomógł: 69
    Ocena: 686
    Re, john_doe, daj na luz. Fatalne przyklady.
    Pozdrowka
  • REKLAMA
  • #8 651808
    bobo
    Poziom 29  
    Posty: 1318
    Pomógł: 69
    Ocena: 686
    Re,john_doe , czytac noty ( TL431 ) nalezy uwaznie
    1. to programowana dioda Zenera - nie oszukana i regulowana
    2. precyzyjne źródło napiecia odniesienia
    3. wzm. operacyjny
    Pozdrowka
  • #9 652318
    john_doe
    Poziom 16  
    Posty: 244
    Ocena: 8
    oszukana ;) - bo regulowana :P
    a programowane to sa gale i mikrokonrtolery :P

    low-voltage :!: adjustable :!: precision shunt regulators
  • REKLAMA
  • #10 653417
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48935
    Pomógł: 3202
    Ocena: 4216
    mojomax napisał:
    1. Czy są diody, na których spadek napięcia byłby mniejszy , np 0.3V ?
    1. Czy jest jakiś element "przewodzący w jedną stronę" na którym nie byłoby spadku napięcia ?
    3. Czy jest regulowana dioda zenera, gdzie spadek napięcia możnaby regulować od 0 do 1V ?

    1. chyba już odpowiedziano wystarczająco; można by jeszcze brać pod uwagę diody
    z innych materiałów - z tym, że im mniejszy spadek napięcia na diodzie, tym większy
    prąd wsteczny - np. dioda, która przewodzi 1A przy 0.2V musi mieć prąd wsteczny
    co najmniej 1mA - wynika to z termodynamiki; zdaje się, że diody odwrócone
    i tunelowe nie podlegają temu ograniczeniu - diody odwrócone (nazywane tak dlatego,
    że przepuszczają prąd w kierunku zaporowym, a w kierunku przewodzenia zachowują
    się tak, jak każda normalna dioda - przewodzą przy około 0.6V), mają bardzo ostre
    przejście między przebiciem (prąd w kierunku zaporowym) a brakiem prądu przy
    niskim napięciu w kierunku przewodzenia; diody tunelowe mają to przebicie do
    pewnego małego napięcia w kierunku przewodzenia, a przy zwiększaniu napięcia
    dochodzi się do obszaru, w którym jeszcze nie bardzo przewodzą, a przebicia już
    nie ma, więc prąd w kierunku przewodzenia maleje przy wzroście napięcia - w tym
    zakresie nie da się zmierzyć ich charakterystyki - a dalej normalnie przewodzą;

    2. jak ma być zerowy spadek napięcia, to prąd wsteczny jest taki, jak przewodzenia;

    3. są układy scalone, które są wzorcami napięcia, i można ich używać zamiast diód
    Zenera (są od nich znacznie dokładniejsze, mają mniejszą impedancję, a przede
    wszystkim dołączając dwa oporniki ustawiamy sobie ich "napięcie Zenera") - ale
    ich minimalne napięcie pracy to 1.225V; może gdyby taki układ zrobiono z innego
    materiału, np. germanu, to uzyskano by nieco mniejsze - około 0.8V, ale nie jest
    to łatwe, german daje za duże prądy wsteczne; z mniejszymi napięciami gorzej;
    no, chyba że obniżylibyśmy temperaturę, w temperaturze ciekłego azotu można by...

    A, i jeszcze ciekawostka - jest coś takiego, jak złącze Josephsona (w temperaturze
    ciekłego helu - nie wiem, czy da się w wyższych): przy _zerowym_ napięciu puszcza
    prąd, ale przy niezerowym nie - zaczyna zachowywać się jak izolator; a dokładniej,
    ono puszcza prąd o częstotliwości proporcjonalnej do napięcia, i są to dość duże
    częstotliwości, więc trudno ten prąd zauważyć...
  • #11 653524
    Tremolo
    Poziom 43  
    Posty: 13792
    Pomógł: 1016
    Ocena: 497
    Ad 2 element przewodzący w jedną strone.. odealnie, mysle że szłoby zrobić jakiś logicznie kontrolowany z zewnątrz zasilany układ przekaźników, który by wykrywał istnienie napięcia i polaryzacje (voltomierz elektrostatyczny) i ewentualnie przepuszczał problem byłby wtedy co zrobić gdyby prąd się odwrócił wówczas woltomierz elektrostatyczny widzi zero (zwarcie przekaźnika) bez możliwości wyczucia polaryzacji... ale jakby to podrasowac komparatorem.... jak widac nawet jakby się pociągało wyniki to co najwyżej spadek napięcia byłby spadkiem na przewodach, stykach, blaszcce przekaźnika...

    a wad taki pol mechaniczny układ ma bardzo wiele..

    Kiedyś stosowało się prostowniki selenowe , i miedziowe nie pamiętam charakterystyk złącz miedziowych, ale jesli mnie pamięc nie myli nie były one zadowalające.
    Pomogłem? Kup mi kawę.
  • #12 653532
    zoltar
    Poziom 24  
    Posty: 774
    Pomógł: 12
    Ocena: 24
    Robi się prostowniki bez spadku napięci. To jest układ dzielonego trafa, gdzie zamiast 2 diod właczone są mosfety. Te mosfety są sterowane z komparatorów zasilanych z innego tradycyjnego zasilacza. W bardzo drogich wzmacniaczach mocy mozna takie cuda spotkac.
  • #13 653885
    radiosimon
    Poziom 28  
    Posty: 1468
    Pomógł: 19
    Ocena: 43
    Miałem w ręce diode smd z kamery o spadku 0,02V. Był to szczyt możliwości tego miernika więc dokładnej wartości nie podam. Większość diod ma tyle po spaleniu (obie strony) ale ta była na 100% sprawna.
  • #14 653946
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48935
    Pomógł: 3202
    Ocena: 4216
    Z MOSFET-ami to prawda (w przybliżeniu - najlepsze mają oporność około 3 miliomów),
    tylko że to już nie jest dioda, i wymaga sterowania napięciem kilku woltów na bramce.

    A dioda o napięciu przewodzenia 0.02V - jeśli jest to zwykłe złącze P-N, a nie jakieś
    cudo z efektami kwantowymi jak dioda tunelowa czy odwrócona - przepuszcza w drugą
    stronę prąd porównywalny z prądem przewodzenia (to niestety wynika z termodynamiki,
    jeśli tylko nośniki prądu poruszają się niezależnie, nie tworząc jakichś par Coopera).

    Prąd diody jest opisany (bez uwzględnienia spadków napięcia na kontaktach,
    i na oporności półprzewodnika, prądów powierzchniowych, i przebicia) wzorem
    Cytat:
    I=I0*exp(U*e/(k*T))

    gdzie e=ładunek nośnika, k=stała Boltzmanna, T=temperatura bezwzględna,
    U=napięcie na złączu, I0 jest zależne od temperatury (powinno być proporcjonalne
    do exp(-deltaE/(k*T)), gdzie deltaE=szerokość przerwy energetycznej materiału;
    dla krzemu deltaE=około 1.225eV - dlatego na precyzyjne wzorce napięcia robi
    się na takie napięcie, po prostu napięciem wzorcowym jest szerokość przerwy - to
    nie jest dokładne, szerokość przerwy energetycznej zależy od temperatury, jest
    trochę mniejsza, ale jak się wstawi to napięcie to wychodzi dobra zależność).
    W temperaturze pokojowej k*T/e to około 27mV, jeśli e to ładunek elektronu.

    Jeśli dioda ma dawać "ostrzejszą" zależność prądu od napięcia, to trzeba obniżyć
    temperaturę, lub się postarać, aby zamiast pojedyńczych nośników przez złącze
    przechodziły ich grupy - np. pary Coopera, lub jeszcze lepiej kondensat
    Bosego-Einsteina z takich par - wtedy nawet pikowolt może mocno zmienić prąd...
  • #15 654011
    Pi-Vo
    Poziom 37  
    Posty: 3019
    Pomógł: 319
    Ocena: 205
    Widzę że _jta_ ma wiedzę o fizyce ciała stałego jak moja nauczycielka z technikum elektronicznego.Studiowałeś jakiś taki kierunek?Bo jak czytam Twój post to jakbym był u nie na lekcji z podstaw elektroniki ,babka była niesamowicie obcykana w teorii półprzewodników i nie tylko ,nie mogłem wyjść z podziwu.
  • #16 654046
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    Jak będę pamiętał, podrzucę tu schemacik takiej "diody" na MOSFET'cie z Elektora. Może to troszkę wyjaśni sprawę.
    Pozdrawiam.
  • #17 656366
    john_doe
    Poziom 16  
    Posty: 244
    Ocena: 8
    ad 2 wg. mnie tdv dal chyba nalepsze rozwiazanie - dla malych mocy i srednich czestotliwosci prostownik aktywny jest chyba najlepszym/najprostszym rozwiazaniem... jest tani do zrealizowania i jest opor rozwiazan(od tych najprostszych po bardziej skomplikowane) dostepnych praktycznie w kazdej ksiazce z napisem elektronika analogowa..
    co do duzych mocy to nie widze problemu w zastosowaniu zwyklych diod prostowniczych gdyz wystepuja spore napiecia, a w technice w.cz to juz jest problem...
  • #18 657148
    _jta_
    Specjalista elektronik
    Posty: 48935
    Pomógł: 3202
    Ocena: 4216
    Pi-Vo napisał:
    Studiowałeś jakiś taki kierunek?

    Studiowałem fizykę na UW. A poza tym interesowałem się trochę tymi sprawami.
    Opis diody tunelowej i odwróconej jest w trzytomowej "Encyklopedii Fizyki".
    Wzór na charakterystykę zwykłej diody też.
  • #19 659742
    Nemo
    Poziom 31  
    Posty: 2078
    Pomógł: 9
    Ocena: 72
    A tu jest ten układzik sterujący MOSFET'em, który imituje diodę o niskim spadku napięcia.
    Pozdrawiam.
    Załączniki:
    • Diody o niskim spadku napięcia - czy istnieją i jakie są alternatywy? dioda.GIF (112.46 KB) Musisz być zalogowany, aby pobrać ten załącznik.

Podsumowanie tematu

✨ W dyskusji omówiono problem spadku napięcia na diodach i możliwości jego redukcji. Standardowa dioda krzemowa ma spadek około 0,6 V, a diody świecące około 2 V, zależnie od koloru. Diody o niższym spadku napięcia to przede wszystkim diody Schottky’ego, które mogą mieć spadek nawet poniżej 0,3 V przy niskim prądzie, oraz diody germanowe, które również oferują spadek około 0,3 V. Nie istnieje element przewodzący w jedną stronę bez spadku napięcia, jednak można zastosować prostowniki aktywne oparte na tranzystorach MOSFET sterowanych komparatorami, które minimalizują spadek napięcia do wartości rzędu kilku miliomów oma. W praktyce takie rozwiązania stosowane są w wysokiej klasy wzmacniaczach mocy.

W kwestii regulowanych diod Zenera, popularnym rozwiązaniem jest układ z wykorzystaniem układu TL431, który pełni funkcję programowalnego, precyzyjnego źródła napięcia odniesienia i może być regulowany za pomocą dzielnika rezystorowego i potencjometru, umożliwiając ustawienie napięcia w zakresie od około 0 do 1 V. W dyskusji poruszono także kwestie fizyczne związane z charakterystyką diod, prądami wstecznymi oraz termodynamiką półprzewodników. Wspomniano również o diodach tunelowych i odwróconych, które mają nietypowe charakterystyki przewodzenia i przebicia, ale nie są powszechnie stosowane jako zamienniki standardowych diod o niskim spadku napięcia.

Podsumowując, najpraktyczniejszymi rozwiązaniami na niskospadowe elementy jednokierunkowe są diody Schottky’ego i germanowe, a dla regulowanego napięcia odniesienia – układ TL431. Alternatywą dla diod są aktywne prostowniki z MOSFET-ami, które jednak wymagają zasilania i sterowania.
Wygenerowane przez model językowy.
REKLAMA