مفاهیم برق به زبان ساده

مفاهیم برق

مفاهیم برق به زبان ساده

ولتاژ چیست ؟

مفاهیم برق به زبان ساده: نیروی لازم جهت ایجاد جریان ولتاژ نام دارد که واحد اندازه گیری آن ولت است.

چگونه می توان ولتاژ تولید کرد ؟

این سؤال پاسخ سؤال دیگری نیز می تواند باشد که همان روش های تولید الکتریسیته است.

می دانیم که انرژی تولید نمی شود بلکه از صورتی به صورت دیگر تبدیل می گردد.

از آن جایی که الکتریسیته هم انرژی است پس باید تبدیل شده انرژی های دیگر باشد.

انرژی هایی که به صورت متعارف برای تولید برق به کار می رود عبارتند از:

انرژی شیمیایی در باتری ها – انرژی مغناطیسی در ژنراتورها – انرژی نورانی در باتری های خورشیدی – انرژی حرارتی در ترموکوپل ها – انرژی ضربه ای در پیزو الکتریک و ….

مقاومت چیست ؟

الکترون ها در هادی به راحتی نمی توانند حرکت کنند زیرا در مسیر حرکت آن ها موانعی وجود دارد که به طور ساده آن ها را مقاومت هادی در برابر عبور جریان می گوییم.

هر چه قدر این موانع کمتر باشد عبور جریان بهتر صورت می گیرد و می گوییم جسم هادی بهتری است.

این موضوع نخستین بار توسط سیمون اهم یک فیزیکدان آلمانی مطرح شد.

به همین دلیل واحد اندازه گیری مقاومت اهم است.

منظور از مدار الکتریکی چیست ؟

حال با دانستن سه فاکتور اساسی در برق (جریان، ولتاژ و مقاومت) مدار الکتریکی را تعریف می کنیم:

هر مدار الکتریکی یک مجموعه از تولید کننده برق – مصرف کننده آن و سیم های ارتباطی بین این دو است.

چند نوع مدار الکتریکی داریم ؟

دو نوع مدار الکتریکی وجود دارد مدار الکتریکی باز که در آن ارتباط بین تولید کننده در نقطه یا نقاطی قطع است و در نتیجه جریان در مدار وجود ندارد و مدار الکتریکی بسته که مسیر عبور جریان کامل است و مصرف کننده از تولید کننده انرژی دریافت کرده و آنرا به صورت های دیگر تبدیل می کند.

مانند یک لامپ که برق را به نور تبدیل می کند.

منظور از اتصالی در یک مدار یا اتصال کوتاه چیست ؟

هرگاه در یک مدار بسته جریان از مسیری به غیر از مصرف کننده بگذرد و مقدار آن زیاد تر از حد مجاز باشد این وضعیت را اتصال کوتاه می گوئیم.

در حالت اتصال کوتاه سیم کشی مدار و تولید کننده برق در معرض آسیب جدی قرار می گیرند زیرا جریان مدار بسیار زیاد شده و باعث داغ شدن سیم کشی و اضافه بار شدن منبع تولید کننده برق می گردند در نتیجه اتصال کوتاه باید سریعا و بصورت خودکار قطع شود که این وظیفه به عهده فیوز است.

اساس کار فیوز چیست ؟

فیوز یک عنصر حفاظتی در مدار است که هرگونه اضافه جریانی را که بیشتر از مقدار نوشته شده روی فیوز باشد تشخیص داده و آن را سریع قطع می کند.

بدین صورت که جریان اضافه سبب تولید گرما در فیوز شده و یک سیم حساس به حرارت را که در مسیر عبور جریان و در داخل فیوز قرار دارد ذوب می کند و در نتیجه مسیر عبور جریان قطع شده و اتصال کوتاه بطور موقت برطرف می شود.

اما تا زمانی که عامل ایجاد کننده اتصال کوتاه مرتفع نگردد عوض کردن فیوز فایده ای ندارد.

خطرات ناشی از برق کدامند ؟

خطراتی که از برق ناشی می شوند عموماً به دو دسته خطرات آتش سوزی و خطرات برق گرفتگی تفسیم می شوند.

در صورتی که در یک مدار الکتریکی اتصال کوتاه پیش آید و برطرف نشود جریان مدار بشدت افزایش یافته و حرارت زیادی تولد می کند.

این حرارت سبب آتش گرفتن عایق سیم ها و گسترش آن به مواد آتش گیر دیگر است.

خطر ناشی از برق گرفتگی مستقیماً شخص را تهدید می کند.

جریان خطا چیست و چند نوع است ؟

در صورتی که در مدار الکتریکی جریان از مسیر درست خود جاری نشود آن را جریان خطا می گویند.

این جریان ممکن است از طریق اتصال بدنه به زمین جاری شود یا از مدار اصلی بگذرد که میزان آن بیشتر از حد مشخص مدار است که آن را اتصال کوتاه یا اضافه بار گویند.

در حالت اتصال کوتاه دو نقطه ای از مدار که نسبت به هم دارای ولتاژ هستند به هم اتصال می یابند (توسط یک مقاومت بسیار کوچک) و در حالت اضافه بار تعداد مصرف کننده ها بیشتر از مقدار مجاز آن ها می شود.

منظور از برق گرفتگی چیست ؟

اگر جریان برق از بدن انسان یا حیوان بگذرد برق گرفتگی ایجاد می شود.

ممکن است اندازه جریان عبوری از بدن محسوس نباشد که در این صورت برق گرفتگی قابل تشخیص نیست.

اما در صورتی که میزان جریان عبوری زیاد شود ابتدا شوک به بدن وارد می شود.

در صورت زیادتر شدن جریان سبب قطع ضربان قلب – ایست تنفس و در نهایت مرگ مغزی می شود.

اندازه جریان و ولتاژ مجاز چقدر است ؟

برای جریان متناوب ۱۵ میلی آمپر و برای جریان مستقیم ۶۰ میلی آمپر – ولتاژ متناوب ۶۵ ولت و ولتاژ مستقیم ۴۵ ولت است.

توان الکتریکی چیست ؟

اصولاً توان به معنی سرعت تبدیل انرژی است.

در دستگاه هایی که برای تبدیل انرژی به کار می روند.

هر چقدر این سرعت بیشتر باشد قدرت دستگاه نیز بیشتر است.

مثلاً در ژنراتور توان بیشتر نشان دهنده تولید انرژی برقی بیشتری است.

در مصرف کننده ها نیز همین موضوع صدق می کند.

لامپی که توان بیشتری دارد نور زیادتری هم تولید می کند.

توان را چگونه محاسبه کنیم ؟

سرعت تبدیل انرژی از تقسیم مقدار آن بر زمانی که آن انرژی تبدیل شده بدست می آید.

(انرژی الکتریکی از حاصل ضرب ولتاژ در جریان در زمان بدست می آید).

اگر میزان انرژی را بر زمان تقسیم کنیم می ماند حاصل ضرب ولتاژ مدار در جریان آن که این همان رابطه توان است (توان = ولتاژ × جریان).

البته این رابطه فقط برای مدارهای DC صدق می کند و در مدارات AC رابطه دیگری دارد که بعداً به آن می پردازیم.

واحد و دستگاه اندازه گیری توان چیست ؟

توان با واحد وات Waat و در مقادیر بالاتر با کیلو وات و مگاوات سنجیده می شوند که توسط وات متر اندازه گیری می شود.

ادارات برق چگونه بهای برق مصرفی را محاسبه می کنند ؟

در همه انشعابات؛ کنتور میزان انرژی تحویلی به مصرف کننده ها را اندازه می گیرد و توسط شماره هایی نشان می دهد.

این شماره ها بر حسب کیلو وات ساعت است.

برای دانستن میزان مصرف یک ماه: شماره ماه قبل را از شماره جدید کسر می کنند هم چنین هر مشترک مؤظف است.

در ماه مبلغی را بهدعنوان حق اشتراک که ارتباطی به میزان مصرف ندارد بپردازد.

به عبارت دیگر شما هرچقدر برق مصرف کنید یک مبلغ ثابت ماهیانه بنام حق آبونمان به آن اضافه می شود.

بهای برق مصرفی هم از حاصل ضرب مصرف یک ماه در بهای هر کیلو وات ساعت بدست می آید که در آخر به آن آبونمان و نیز مالیات صدا و سیما اضافه می شود.

که آخرین مورد هیچ نفعی برای اداره برق ندارد.

چرا نرخ برق به صورت تصاعدی حساب می شود ؟

این امر به منظور تشویق مشترکین به مصرف کمتر می باشد.

البته مصرف کمتر سبب کاهش بار نیروگاه ها و پست های توزیع می شود و این خود باعث کمتر روشن ماندن ژنراتورها و پایین آمدن هزینه می شود.

البته در کشورهای پیشرفته به علت فراوانی نیروگاه ها هزینه روشن کردن مجدد ژنراتور زیادتر از خاموش ماندن آن است و این سبب تشویق مصرف کننده به افزایش مصرف است به عبارت دیگر نرخ تصاعدی در این کشورها برعکس ایران است.

منظور از زمان اوج مصرف چیست ؟

در زمان ها خاصی از شبانه روز بیشترین انرژی از شبکه برق کشیده می شود که معمولاً ابتدای شب است زیرا در این زمان بیشتر مصارف روشنایی در منازل و خصوصاً مغازه ها وجود دارد.

در این مواقع ژنراتورها بیشترین بار را متحمل می شوند و در نتیجه سوخت بیشتری نیز مصرف می شود.

اساس کار کنتور چیست ؟

کنتور ها بر اساس نیروی الکترومغناطیس عمل می کنند.

می دانیم که اگر از یک سیم پیچ جریان برق بگذرد در اطراف آن یک میدان مغناطیسس ایجاد می شود که شدت و جهت این میدان به جریان عبوری از سیم پیچ بستگی دارد.

در کنتور های تکفاز دو دسته سیم پیچ وجود دارد که یکی از آن ها دارای تعداد دور کم و قطر بیشتر نسبت به دیگری است.

سیم پیچ ضخیم تر با دور کمتر را سیم پیچ جریان و دیگری را سیم پیچ ولتاژ می نامند.

نحوه نصب کنتور تکفاز در مدار چگونه است ؟

سیم فاز را به سر سیم پیچ جریان وصل نموده و از سر دیگر آن فاز را می گیرند.

و دو سر سیم پیچ ولتاژ را به فاز و نول وصل می کنند.

زمانی که مصرف کننده ای به کنتور وصل می شود جریان از سیم فاز و نول می گذرد.

به عبارت دیگر جریان مصرف کننده از سیم پیچ جریان می گذرد و در آن یک میدان مغناطیسی ایجاد می کند.

سیم پیچ ولتاژ که همیشه به برق وصل است و دارای یک میدان مغناطیسی ثابت است که مقدار آن هیچ ارتباطی به مصرف کننده متصل شده به کنتور ندارد.

این دو میدان مغناطیسی بر هم اثر کرده و سبب ایجاد نیروی حرکتی در صفحه آلومینیومی درون کنتور می شود.

سرعت حرکت این صفحه با جریان مصرف کننده رابطه مستقیم دارد.

این حرکت توسط یک محور و چرخ دنده به یک شماره انداز یا نمراتور ارتباط دارد و بر اساس گردش آن شماره ها زیاد می شود.

این شماره ها به جز رقم اول میزان کارکرد کنتور یا همان مصرف انرژی الکتریکی را بر حسب کیلو وات ساعت نشان می دهند.

البته درون کنتور قطعات دیگری هم نظیر:

آهنربای سرعت گیر و پیچ های تنظیم و … وجود دارند که ما از توضیح آن ها صرف نظر کرده ایم.

انواع کنتور کدامند ؟

برای مصارف خانگی دو نوع کنتور تکفاز و سه فاز به طور عام وجود دارند که در دسته بندی کنتورها به نوع اکتیو معروفند. اما در مصارف صنعتی می توان به کنتورهای راکتیو و کنتورهای دو تعرفه اشاره کرد که در جلسات قبل مختصری در باره آن ها توضیح داده ایم.

کنتور های پیشرفته چگونه کار می کنند ؟

در کشورهای برخوردار از تکنولوژی دیگر کنتور نویسی به مفهوم رایج آن در ایران منسوخ شده است.

در این کشورها که پول الکترونیکی بسیار رایج است از کنتورهای هوشمند که در بازه های زمانی خاص میزان مصرف را مشخص کرده و به ادارات برق گزارش می دهند استفاده می شود. این کنتورها میزان مصرف را از طریق همان خطوط برقی که آن را می رسانند به توزیع کننده اطلاع می دهند و شرکت های فروشنده برق نیز به طور خودکار از حساب مصرف کننده برداشت می کنند. در صورت موجود نبودن حساب و پس از اخطارهای کتبی از طریق فرمان از راه خطوط برق به صورت خودکار کنتور برق مشترک را قطع می کند و مشترک پس از پرداخت هزینه می تواند از خدمات شرکت فروشنده استفاده کند.

آیا می توان سر کنتور را کلاه گذاشت ؟

این مسأله مانند خرید کالایی است بدون پرداخت وجه آن و در نتیجه نارضایتی صاحب کالارا به دنبال دارد.

هدف من از ارائه این راهکار سوء استفاده از اعتماد اداره برق نیست و اما جواب این سوال:

باید گفت که می توان شماره انداز کنتور را از کار انداخت که برای این کار سه راه حل وجود دارد:

۱- قطع سیم پیچ جریان

۲- قطع سیم پیچ ولتاژ

۳- از حالت تعادل خارج کردن کنتور

اجازه بدهید که این موضوع را زیاد باز نکنیم.

چگونه با لمس کنتور به برق دار بودن آن پی ببریم ؟

زمانی که برق به کنتور وصل می شود در سیم پیچ ولتاژ آن جریان ایجاد می شود.

این جریان همان طور که قبلاً گفتم ارتباطی به مصرف کننده ندارد.

این جریان میدان مغناطیسی را در کنتور ایجاد می کند که سبب لرزش خفیف آن می شود.

پس اگر کف دست را روی شیشه کنتور بگذاریم با احساس این لرزش متوجه برقدار بودن آن می شویم.

در کنار بعضی از کنتورها صدای وزوز ناشی از چیست ؟

این صدا که شبیه جلیز و ولیز است ارتباطی به خود کنتور ندارد بلکه مربوط به فیوز است که معمولاً در کنار کنتور نصب می شود.

اگر اتصال فیوز از نظر الکتریکی درست نباشد (وجود فاصله هوایی در محل تماس) و جریان زیادی از فیوز کشیده شود در این حالت قوس های الکتریکی کوچکی در محل تماس ایجاد می شود که باعث ایجاد این صدا می شود.

این قوس ها سبب ذوب سطحی محل تماس شده و مقاومت و حرارت محل تماس را افزایش می دهد.

در نتیجه باعث افت ولتاژ و در نهایت قطع و وصل جریان می شود.

برای از بین بردن این ایراد باید فیوز را محکم کرد (برای فیوزهای پیچی) یا در نوع مینیاتوری پیچ هایی را که سیم زیر آن قرار دارد سفت نمود.

در آخر اگر رفع نشد فیوز را عوض کرد.

در سیم کشی می توان سیم ها را به سه گروه تقسیم کرد:

۱- سیم های درون لوله (توکار) تا سه سیم در یک لوله برق

۲- سیم های روکار (کابل ها)

۳- سیم های هوایی که به صورت معلق در هوا یا روی مقره ها کشیده می شوند

با توجه به تقسیم بندی فوق می توان به کمک جدول زیر نمره سیم را با داشتن جریان عبورِی از آن بدست آورد.

اما توجه داشته باشید که برای استفاده صحیح از این جدول باید رابطه فوق را نیز در فواصل طولانی لحاظ کنید تا مبادا نمره سیم بدست آمده کمتر از حد مجاز باشد که در این صورت افت ولتاژ زیاد شده و سیم داغ خواهد شد.

توان الکتریکی در یک مقاومت چگونه است ؟

توان در مقاومت همواره به صورت مصرفی است.

به این معنی که مقاومت در یک مدار همیشه توان را مصرف می کند.

این توان به صورت حرارت خود را نشان می دهد که مقدار آن تابع مستقیم مجذور جریان عبوری از ان است.

منحنی تغییرات توان در مقاومت در جریان AC چگونه است ؟

در جریان AC که شکل موج به صورت سینوسی است ولتاژ و جریان هم فاز می باشند در نتیجه حاصل ضرب اند و همواره دارای یک علامت است (توان همیشه در مقاومت مثبت می باشد).

در یک سلف خالص توان چگونه است ؟

در جریان DC سلف فقط در حین قطع و صل جریان از خود عکس العمل نشان می دهد اما پس از جاری شدن جریان همانند یک مقاومت سیمی عمل می کند. اما در جریان AC سلف مطابق قانون لنز در برابر تغییرات جریان یک نیروی ضد محرکه ایجاد می کند که خود را به صورت عکس العملی در برابر تغییر جریان نشان می دهد.

بنابراین در سلف جریان و ولتاپ همفاز نبوده بلکه جریان ۹۰ درجه نسبت به ولتاژ پس فاز است.

این موضوع در توان یک سلف خود را به صورت توان های مثبت و منفی نشان می دهد.

به عبارت دیگر سلف در یک سیکل از جریان یا ولتاژ دارای دو سیکل بوده که در این دو سیکل هنگام توان مثبت از شبکه بار می شود و در توان منفی به شبکه انرژی پس می دهد.

با این اوصاف سلف در مدار توان مصرفی ندارد این موضوع را چگونه توضیح می دهید ؟

در حالت تئوری محض این قضیه کاملاً درست است و فقط در زمان اتصال مدار سلف از شبکه جریان می کشد.

اما در عمل اتفاقی که روی می دهد اتلاف انرژی در مسیر عبور جریان به سلف است.

به این معنی که سلف بخشی از توانی را که می خواهد به شبکه پس بدهد به صورت حرارت در مسیر عبور آن هدر می دهد.

چرا از سلف در مدارات استفاده می شود ؟

هیچ گاه در برق تفکیک الکتریسیته از مغناطیس امکان پذیر نیست.

هر جا الکتریسته وجود دارد ردی از مغناطسی هم وجود دارد.

هم چنین در تمامی وسایلی که در آن ها از سیم پیچ استفاده می شود (مانند الکتروموتورها – مولدها و ترانس ها) اثر سلفی مدار وجود دارد.

نمی توان کار دستگاه های ذکر شده را بدون تصور خاصیت سلفی ممکن دانست.

پس سلف و خاصیت آن را نمی توان از بین برد.

توان اکتیو و راکتیو به چه معنا است ؟

توانی که از شبکه کشیده می شود توان راکتیو نام دارد.

این توان در مقاومت بیشترین مقدار خود را دارد.

توانی که در یک مدار سلفی خالص بین سلف و شبکه تبادل می شود توان راکتیو است.

این توان برای انجام کار سلف ضروری است اما با زگشت آن به شبکه بار ان را زیاد می کند.

منظور از توان راکتیو چیست ؟

در مصرف کننده هایی که بین ولتاپ و جریان آن ها اختلاف فاز وجود دارد.

توان دارای دو مقدار مثبت و ومنفی است.

به این معنی که مصرف کننده گاهی از شبکه توان می کشد و گاهی به آن توان می دهد.

این موضوع سبب ایجاد توان راکتیو می شود.

ار آن جایی که در این مصرف کننده ها امکان صفر کردن اختلاف فاز ممکن نیست نتیجه این می شود که توان راکتیو را نیم توان از بین برد.

آیا توان راکتیو لازم است ؟

آری زیرا ماهیت کار این وسایل داشتن توان راکتیو است.

مثلاً در یک الکتروموتور نمی توان بدون توان راکتیو نیروی الکتروموتوری ایجاد نمود.

توان راکتیو برای شبکه مفید است یا مضر ؟

این توان سبب اضافه شدن جریان شبکه و در نتیجه افزایش تلفات توان در مسیر سیم کشی به صورت حرارت می شود.

انواع توان راکتیو کدامند ؟

در الکتریسته دو عنصر خازن و سلف توان راکتیو ایجاد می کنند پس در نتیجه توان راکتیو دارای دو نوع سلف و خازنی است.

آیا می توان مقدار توان راکتیو یک شبکه را کاهش داد بدون اینکه مصرف کننده دچار اخلال شود ؟

آری برای این منظور کافی است توان راکتیو مورد نیاز مصرف کننده را از راهی غیر از شبکه تأمین نمود.

به این منظور با توجه به ماهیت سلف و خازن که عکس هم عمل می کنند.

کافی است برای کاهش توان راکتیو خازنی از توان راکتیو سلفی استفاده کرد و برعکس.

از آن جایی که بیشتر مصرف کننده های یک شبکه از نوع سلفی می باشند.

می توان با استفاده از بانک خازنی به این مهم دست پیدا کرد.

مقاومت صفر :

مقاومت الکتریکی تمام فلزات و آلیاژ ها، هنگام سرد شدن کاهش می یابد.

حمل جریان الکتریکی در رسانا توسط الکترون های رسانش که آزادانه در داخل ماده حرکت می کنند صورت می گیرد.

البته الکترون ها دارای طبیعت موج مانندی هستند.

می توان الکترونی را که در فلز حرکت می کند توسط موج تختی که در همان جهت حرکت الکترون پیش می رود نمایاند. هر فلز دارای ساختار بلوری است به این معنا که اتم های آن بر روی شبکه ای منظم قرار دارند و یک خصوصیت موج تخت آن است که می تواند از ساختاری کاملاً تناوبی عبور کند بی آن که در جهت های دیگر پراکنده گردد. بنابراین الکترون قادر است از بلوری کامل عبور کند بی آنکه هیچ تکانه ای را در جهت اولیه اش از دست بدهد.

به عبارت دیگر، اگر جریانی را در بلوری کامل برقرار کنیم؛

یعنی به الکترون های رسانش تکانه ای را در جهت جریان بدهیم؛

هیچ مقاومتی در برابر عبور جریان وجود نخواهد داشت.

اما وجود هرگونه نقصی در تناوبی بودن بلور موجب پراکنده شدن موج الکترونی می شود

که نتیجه آن بروز مقاومت در مقابل جریان است.

بالای صفر مطلق اتم ها در حال ارتعاش هستند و از موقعیت تعادل خود به مقدارهای مختلفی تغییر مکان می یابند؛ به علاوه اتم های خارجی و نقص های دیگر که به طور آماری توزیع شده اند نیز می توانند تناوبی بودن بلور را کاملاً مختل کنند. نوسانات حرارتی و هرگونه ناخالصی یا ناکاملی هر دوموجب پراکنده شدن الکترون های رسانش می شود که نتیجه آن بروزمقاومت الکتریکی است.

نقص در تناوبی بودن بلور  ——- مفاهیم برق  ——-  پراکنده شدن موج الکترونی  ———   مقاومت

اکنون برای ما روشن است که چرا مقاومت الکتریکی  وقتی فلزی یا آلیاژی سرد می شود کاهش می یابد.

وقتی که دما کاهش یابد ارتعاشات حرارتی الکترون ها کم شده و الکترون های رسانش کمتر پراکنده می شوند.

کاهش مقاومت تا دمایی که برابر یک سوم دمای دبی جسم است به صورت خطی است.

اما هر چه از این دما پایین تر برویم تغییرات مقاومت با دما به تدریج کندتر می شود.

برای فلزی کاملاً خالص که در آن فقط ارتعاشات حرارتی شبکه مانع حرکت الکترون ها می شود،

با نزدیک شدن دما به صفر مطلق مقاومت بایستی به صفر نزدیک شود.

لکن این مقاومت صفر که نمونه ای فرضی و کاملاً بی عیب، به هنگام رسیدن دمای آن به صفر مطلق از خود نشان می دهد پدیده ابر رسانایی نیست.

واقعیت این است که نمونه فلزی واقعی نمی تواند کاملاً خالص باشد و همیشه دارای مقداری ناخالصی است.

بنابراین نه تنها ارتعاشات اتم های شبکه  الکترون ها را پراکنده می کنند

بلکه ناخالصی ها نیز موجب پراکنده شدن الکترون ها می شوند که این پراکندگی دوم کم و بیش مستقل از دما است.

در نتیجه مقاومت باقی مانده معینی وجود دارد که حتی در پایین ترین دما نیز باقی خواهد ماند.

هر اندازه که ناخالصی فلز بیشتر باشد  این مقاومت باقی مانده نیز بزرگتر خواهد بود.

به هر حال بعضی از فلزات رفتار جالبی را از خود نشان می دهند.

به این معنی که وقتی آن ها را سرد کنیم مقاومت الکتریکی آن ها طبق معمول کاهش می یابد.

اما دما با رسیدن به مقدار معینی که چند درجه ای بالای صفر مطلق خواهد بود

ناگهان مقاومت الکتریکی خود را کاملاً از دست می دهند.

در چنین حالتی گفته می شود که فلز به حالت ابررسانش گذار کرده است.

گذار به  حالت ابر رسانش حتی در مواردی که ناخالصی آن قدر زیاد است که مقاومت باقیمانده خیلی بزرگی را در حالت غیر ابر رسانش ایجاد می کند امکان پذیر است.

انواع دیودهای قدرت :

بسته به مشخصه های بازیابی و روش های ساخت دیودهای قدرت را به سه گروه می توان تقسیم کرد:

۱- دیودهای استاندارد یا همه منظوره

۲- دیودهای بازیابی معکوس

۳- دیودهای شاتکی

دیودهای همه منظوره:

دیودهای یکسوکننده همه منظوره زمان بازیابی معکوس نسبتا زیادی دارند،

که در حدود ۱μs است و در کاربردهای سرعت پایین به کار می روند که زمان بازیابی چندان اهمیت ندارد.

محدوده جریان این دیودها از کمتر از ۱ آمپر تا چند هزار آمپر و محدوده ولتاژ ۵۰ ولت تا حدود ۵۰ کیلو ولت می باشد.

این دیودها معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند.

با این وجود یکسو کننده های آلیاژی که در منابع تغذیه دستگاه های جوشکاری به کار می روند

از لحاظ هزینه به صرفه ترند و محدوده کاری آن ها تا ۳۰۰ آمپر و ۱۰۰۰ ولت می رسد.

دیودهای بازیابی معکوس :

دیودهای بازیابی سریع زمان بازیابی کوچک در حدود ۵μs دارند.

این دیودها در مدارهای  مبدل های DC به DC و DC به AC که سرعت بازیابی اغلب اهمیت بحرانی دارد به کار می روند. محدوده جریانی کارکرد این دیودها از کمتر از یک آمپر تا چند صد آمپر و محدوده ولتاژشان از ۵۰ ولت تا حدود ۳ کیلو ولت است. برای محدوده بالای ۴۰۰ ولت دیودهای بازیابی سریع معمولاً به روش دیفیوژن ساخته می شوند و زمان بازیابی به وسیله دیفیوژن طلا یا پلاتین کنترل می شود. برای محدوده ولتاژ کمتر از ۴۰۰ ولت دیود های اپی تکسیال سرعت کلید زنی بیشتری نسبت به دیود های دیفیوژنی دارند.

دیود های اپی تکسیال پهنای بیس کمی دارند که باعث می شود زمان بازیابی کوچکی در حدود ۵۰ns داشته باشند.

دیودهای شاتکی :

مشکل ذخیره بار در پیوند p-n در دیودهای شاتکی حذف با به حداقل رسیده است.

این کار از طریق یک سد پتانسیل که میان یک فلز ویک نیمه هادی وصل می شودانجام می پذیرد.

یک لایه فلزی روی یک لایه اپی تکسیال باریک از سیلیکون نوع n قرار داده می شود.

سد پتانسیل رفتار یک پیوند p-n شبیه سازی می کند.

عمل یکسو سازی فقط به حامل های اکثریت بستگی دارد و در نتیجه حامل های اقلیت اضافی برای ترکیب شدن وجود ندارند.

اثر بازیابی منحصرا به خاطر ظرفیت خازنی خود پیوند نیمه هادی است.

منبع: چوناچ

مطالب مرتبط

نظرات شما

  1. امیر

    سلام
    بسیار مفید بود

قالب ووکامرس