Тестер быстродействия диодов

Когда в спецификации компонентов на вашу схему указываются диоды 1N4148 или 1N4150 и кто то решит произвольно заменить их на диоды 1N4007 или 1N4004, думая, что это одно и то же, это будет большой ошибкой, которая может поставить под угрозу правильную работу вашей схемы.  фактически, первая пара диодов имеет «trr» 6 нс (наносекунд), в то время как другая пара имеет «trr» 1000 нс.
 Но все же, что такое «trr»? Ну, во-первых, характеристики диодов не ограничиваются рабочим напряжением (В) и током (А);следует добавить третий параметр - «trr» - «время обратного восстановления»), выраженное в нс (наносекунда). Этот параметр еще называют скоростью переключения диода.
 Другая характеристика,которая редко упоминается - она влияет на значение «trr» - это емкость перехода (см. Рисунок 5 и 6). Надо уточнить,что здесь речь идет о баръерной емкости перехода Сбар,когда диод находится в закрытом состоянии,в отличии от диффузионной емкости перехода Сдиф диода,находящегося в открытом состоянии.

                             

                             

Очень быстрые диоды имеют низкое значение «trr» и низкую Сбар ;  «медленные» диоды имеют высокое значение «trr», потому что у них высокая Сбар. На рисунке 1 показаны «trr» диодов, наиболее часто используемых в электронных схемах.

                                           


 Самыми медленными являются диоды-выпрямители сетевого напряжения: их скорость переключения составляет от 1000 до 600 наносекунд. С другой стороны, если мы посмотрим  характеристики диодов Шоттки или “hot  carrier”, которые работают на частотах порядка ГГц,всегда указывается их емкость перехода,связанная с максимальной частотой, на которой эти диоды могут работать (Таблица 1,2):

                               

Для многих других диодов скорость переключения выражается в наносекундах (нс), как показано в таблице 2.

Формула, используемая для преобразования этого значения Vc(Vitesse de Commutation-скорость переключения) в максимальную рабочую частоту F, выглядит следующим образом:

                                            F = 1000 : Vc

                                     где F в МГц и Vc в нс.


В таблице 3 приведены максимальные рабочие частоты диодов, перечисленных в таблице 2.
 

                                         

Как видно, диоды,используемые для выпрямления сетевого напряжения переменного тока частотой 50 Гц, могут работать максимум до 1,7 МГц. Более быстрые диоды обычно используются в импульсных источниках питания, а еще более быстрые в нагрузочных датчиках для выпрямления  VHF - UHF.Но что произойдет, если вы установите в схему, в которой требуется диод с «trr» 10 нс, диод с «trr» 400 нс? Так как диод 400 нс медленнее, чем диод 10 нс, он перегреется и не сможет выпрямить сигнал, подаваемый на него.               
                                         Электрическая схема

На рисунке 2 показана принципиальная схема тестера быстродействия диодов. 
 

                             

Начнем описание с инвертора IC2/B, содержащегося в 74HC14. Он используется в качестве генератора, который  выдает (вывод 2) прямоугольный сигнал с частотой около 100 кГц,при указаных значениях R4 и C1. Этот сигнал делится IC1 (это два D-триггера  в 74HC74) на два,т.е. на выводах 5-6 IC1 вырабатывается  разнополярный сигнал частотой, равной половине тактовой частоты, то есть 50 кГц. Мы вставляем в гнезда А и К,соединенные с этими двумя выходами 5-6 проверяемый диод через R1-R2 47 Ом. Логические уровни 1-0, попеременно присутствующие на выходах Q (контакт 5) и Q_ (контакт 6), подаются  на тестируемый диод. Логическая 1 имеет напряжение около 5В.
 Рассмотрим момент времени,когда к тестируемому диоду приложено прямое напряжение,т.е. на выводе 6 IC1-A логическая 1,а на выводе 5 - лог.0. Как мы видим по схеме к выводу 6 подключен эммитер транзистора TR1,а к его базе через достаточно малые сопротивления открытого диода и резистора R1 вывод 5 IC1-A. Поэтому транзистор TR1 будет закрыт. Напряжение 5В через R3  приложено ко входу инвертора IC2-A и лог.0 с его выхода будет подаваться на вывод 11 IC1-B и на R5 (см. рис.3).

                                 

В другой  момент времени на выходах IC1-A логические уровни будут иметь обратную полярность-транзистор TR1 будет открыт и на выходе инвертора IC2-A будет лог.1,который через R5 будет заряжать конденсатор C2(см. рис.4).
 Время открывания и закрывания транзистора TR1 зависит от типа (свойств) тестируемого диода.     Быстродействующие диоды имеют меньшее время переключения «trr» (время восстановления) и поэтому на выходе инвертора IC2-A мы будем получать импульсы малой длительности. И наоборот,при проверке силовых диодов,имеющих большее время восстановления,получим импульсы большей длительности. Напряжение на С2 будет прямо пропорционально длительности этих импульсов и один из пяти светодиодов DL2-2L6 будет загораться с функцией этого напряжения.
 IC3 / A - это повторитель напряжения и напряжение, присутствующее на его выходе (вывод 1), подается на неинвертирующий вход 5 усилителя IC3 / B, который усиливает его в восемь раз, чтобы получить достаточное напряжение для управления светодиодным Vu-метром на IC5, состоящим из четырех ОУ. Напряжение, присутствующее на выходе ОУ IC3 / B, подается на инвертирующие входы ОУ IC5 / A, IC5 / B, IC5 / C, IC5 / D.
 Неинвертирующие входы IC5 подключены к делителю напряжения, составленному из резисторов R10-R11-R12-R13-R14,т.е. IC5 / A, IC5 / B, IC5 / C, IC5 / D образуют компараторы напряжения, которые будут зажигать только один из пяти светодиодов, подключенных к их выходам. Чем больше «trr» тестируемого диода, тем больше будет напряжение, снимаемого с выхода IC3 / B (вывод 7) и будет загораться один из светодиодов DL2-DL3-DL4.
 Чем ниже «trr» (выражено в нс) тестируемого диода, тем ниже будет напряжение на выводе 7 второго ОУ IC3 / B, и, следовательно, будет загораться один из светодиодов DL5-DL6. Эти пять светодиодов горят в соответствии со значениями «trr» в наносекундах (см. таблицу 2).                   
 Цифровые инверторы IC2 / C, IC2 / D и IC2 / E с диодом DS1 предотвращают загорание светодиода DL6 (High Speed),когда тестируемый диод не вставлен в гнезда А и К.

                                 Изготовление устройства

Расположение элементов показано на рис.7-11,а печатная плата в формате Sprint-Layout находится в архиве. Плату в Sprint-Layout не зеркалить. Цоколевки полупроводниковых элементов представлены на рис.13-17. 


 Конструктивные особенности представлены на рис.12. Собраный из исправных компонентов на изготовленной без ошибок печатной плате прибор запускается сразу.
 

                                               

                                               

                                              

                                               

                                               

Питается прибор от напряжения 9В. Т.к. 9-вольтовая батарея имеет высокую стоимость,лучше использовать дешевые китайские преобразователи напряжения с 3В до 9В или использовать внешний источник питания - адаптер на 12В. Для этого на плате надо установить разъем,стабилизатор напряжения на 9В - 78L09 и диод (1N4001) как защиту от переплюсовки.  
                
                                Указания по эксплуатации прибора

 Тестируемые диоды следует подключать к гнездам соответственно  цоколевке К и А. Обычно диоды маркируются кольцом на корпусе,которое обозначает катод. Если перепутать полярность,с диодом ничего не случится,однако загорится светодиод  Rectifier независимо от категории, к которой принадлежит тестируемый диод.
 В приведенной ниже таблице приводятся некоторые значения «trr», соответствующие различным категориям диодов.

                                       

Как было сказано выше прибор можно использовать для тестирования НЧ и ВЧ транзисторов.
Транзисторы различной проводимости подключают соответственно рис.18-19. Конечно «trr» у
ВЧ транзисторов будет ниже,чем у НЧ транзисторов.

                                 

Материал взят из журнала Electronique et Loisirs  №091

[ Скачать файлы (109.1 Kb) ]
 
Просмотров: 54 | Добавил: viktorovich57 | 29.04.2020
Всего комментариев: 0
Добавлять комментарии могут только зарегистрированные пользователи.
[ Регистрация | Вход ]
авторизация
Логин:
Пароль:
Комментарии
Акустический микроомметр-приставка
31.03.2020 - forter:
Спасибо! Очень интересно.
Часы, термометр, барометр, гигрометр в одном флаконе.
18.03.2020 - Ksenia13:
Подскажите, пожалуйста, назначение кнопок, сброс понятно, а остальные 4?
Модуль ввода вывода, управляемый через USB
23.02.2020 - Петр:
Если похожая конструкця с исходниками на баскоме http://www.radioman-portal.ru/p...
Модуль ввода вывода, управляемый через USB
18.02.2020 - forter:
Artcore! Поначалу я был против материала, который публикует viktorovich57, но вр...
Модуль ввода вывода, управляемый через USB
16.02.2020 - viktorovich57:
Для начала, в качестве материала подойдет любой проект, имеющий хоть какую-то те...
Модуль ввода вывода, управляемый через USB
15.02.2020 - artcore:
Несмотря на интересную тему, это устройство настолько убогое, что даже драйвера ...
Контроллер светодиодного освещения любым пультом
07.02.2020 - viktorovich57:
В архиве есть папка ster_led_ir_soft-> pwm_ek -> Debug и Release. pwm_ek.h...
Контроллер светодиодного освещения любым пультом
02.02.2020 - forter:
Здравствуйте уважаемый коллега!
Вы сами собирали этот контроллер? Прошивк...
Контроллер светодиодного освещения любым пультом
02.02.2020 - viktorovich57:
исправил