I diodi collegati in serie condividono la stessa tensione inversa?

Se posiziono tre diodi a basso costo da 200 V su un'alimentazione da 500 V anziché un diodo costoso, il sistema è garantito per funzionare correttamente?

La mia preoccupazione è la situazione in cui due dei diodi condividono 150 V e i restanti 350 V appaiono sull'altro diodo, facendo uscire il fumo di agrifoglio. Succederebbe qualcosa del genere?

schematico

^{simula questo circuito - Schema creato usando CircuitLab}

diodes reverse-polarity

— hkBattousai
fonte

Non penso che funzioni, perché il diodo superiore vedrà il pieno "500V" a terra attraverso di esso, fino a quando non inizia a condurre (molto male!) E poi il successivo fallirà, come una margherita di esilaranti "sante" esplosioni di fumo .

— KyranF,

Ho visto questo fatto con i diodi Zener e che funziona con una tensione di rottura inversa, quindi forse funzionerà !?

— KyranF,

@ChrisStratton - il titolo originale era corretto.

— Pete Becker,

@PeteBecker - buon punto, ha ripristinato la modifica del titolo come sembra essere stata fatta da una terza parte all'oscuro.

— Chris Stratton,

Risposte:

No, la tensione non si distribuisce equamente.

La corrente di dispersione inversa per i diodi non è un parametro attentamente controllato e può variare sostanzialmente da unità a unità, anche dallo stesso lotto di produzione. Se collocati in serie, i diodi con la corrente di dispersione più bassa avranno la più alta tensione attraverso di essi, il che provocherà la loro caduta, il che a sua volta applicherà una tensione eccessiva ai diodi rimanenti, causando anche la loro caduta.

La solita soluzione è mettere un resistore di alto valore in parallelo con ciascun diodo. Selezionare il valore del resistore in modo che la corrente attraverso il resistore (quando i diodi sono polarizzati al contrario) sia circa 10 volte la corrente di dispersione nel caso peggiore di qualsiasi diodo. Ciò significa che la tensione inversa che appare attraverso i diodi non varierà di oltre il 10% circa.

Si noti che ciò significa che è necessario un certo margine nelle classificazioni dei diodi. Ad esempio, per 600 V di tensione inversa di picco, è necessario utilizzare quattro diodi da 200 V, non tre.

C'è anche un altro fenomeno che entra in gioco. I diodi non si "spengono" tutti alla stessa velocità quando si passa dalla polarizzazione in avanti alla polarizzazione invertita. Ancora una volta, i "migliori" diodi (più veloci) falliranno per primi. La soluzione per questo è di posizionare anche un condensatore, da circa 10 a 100 nF, in parallelo con ciascun diodo. Ciò limita il risetime (dV / dt) della tensione inversa, consentendo a tutti i diodi di passare prima che aumenti troppo.

— Dave Tweed
fonte

quindi avrà bisogno di 4 diodi, ciascuno con 2 componenti di accompagnamento (anche con un rating V elevato), quindi alla fine è più economico utilizzare un singolo diodo nominale da 400 V-600 V?

— KyranF,

@KyranF: Sì. In genere si utilizzano queste tecniche solo quando è necessario disporre di tensioni che superano le capacità di ogni singolo diodo disponibile.

— Dave Tweed

È inoltre possibile utilizzare diodi classificati a valanga. Sono ovviamente più costosi. In questo caso probabilmente non ne vale la pena, ma ho visto tali soluzioni utilizzate in applicazioni multi-kV (come i generatori Cockcroft-Walton) dove, diciamo, venti diodi con valanga da 1,6 kV sono più economici di un singolo diodo da 30 kV.

— ntoskrnl,

Mi sono sempre chiesto da quando mi hanno insegnato questa soluzione nella mia classe che se mettessi i resistori in parallelo attraverso il diodo, non ucciderebbe lo scopo di avere un diodo polarizzato inverso? Come se non fosse più un circuito aperto come avrei potuto desiderare, quindi qualcuno può suggerirmi qualche applicazione in cui questi resistori paralleli (che trasportano (in qualche modo) corrente) non sono un problema?

— Deep

Oltre alla soluzione menzionata da @DaveTweed, potresti considerare di utilizzare i diodi Zener in parallelo a ciascun diodo in questo modo:

Questo schema funziona come segue: se uno dei diodi si alza a causa della sua corrente di dispersione più bassa - Zener inizierà a rompersi e darà più corrente agli altri diodi facendoli prendere più tensione dal diodo più debole (= con il minima corrente di dispersione). In alternativa, è possibile considerare questo in quanto i diodi Zener non consentiranno alla tensione di aumentare rispetto alla tensione di rottura del diodo Zener (che dovrebbe essere inferiore alla tensione di rottura dei diodi). Ma gli Zeners non funzionano come interruttore, quindi mi piace la prima spiegazione :)

In realtà non l'ho mai provato, ma funziona bene in LTSpice e non vedo alcun motivo per cui questo fallisca.

Questa soluzione sarà leggermente migliore rispetto ai resistori paralleli perché i diodi Zeners forniranno una corrente di dispersione molto inferiore. Ma è più costoso.

Solo un problema con questa soluzione: probabilmente non sarai in grado di trovare diodi Zener per tensioni superiori a 200 Volt - probabilmente dovrai utilizzare diversi diodi Zener in serie per ciascun diodo, che può finire in una soluzione voluminosa.

— Roman Matveev
fonte

È "Zener" dopo Clarence Melvin Zener che ha scoperto l'effetto.

— Transistor

Ti sei perso un paio! Fisso.

— Transistor