Ανορθωτής

Οι ανορθωτές περιλαμβάνουν διόδους σωλήνων κενού, υγρές χημικές κυψέλες, βαλβίδες τόξου υδραργύρου, στοίβες από πλάκες χαλκού και οξειδίου του σεληνίου, διόδους ημιαγωγών, ανορθωτές ελεγχόμενους από πυρίτιο και διάφορους διακόπτες ημιαγωγών με βάση το πυρίτιο. Ακόμη και σύγχρονοι συνδυασμοί ηλεκτρομηχανικών μοτέρ και διακόπτες κινητήρων και μηχανών απασχολούνταν στο παρελθόν. Για να χρησιμεύσει ως ανορθωτής επαφής σημείου ή «ανιχνευτής κρυστάλλων», οι πρώιμοι ραδιοδέκτες, γνωστοί ως κρυσταλλικά ραδιόφωνα, χρησιμοποιούσαν ένα «μουστάκι γάτας» από μικροσκοπικό σύρμα που ωθούσε έναν κρύσταλλο γαλήνης (θειούχο μόλυβδο). Η τεχνική είναι γνωστή ως διόρθωση επειδή «ισιώνει» την τρέχουσα πορεία.

Ορισμός ανορθωτή:

Μπροστινή μεροληψία:

Η δίοδος λέγεται ότι έχει πόλωση προς τα εμπρός όταν εφαρμόζεται τάση σε αυτήν με τέτοιο τρόπο ώστε ο θετικός ακροδέκτης της μπαταρίας να συνδέεται με τον ημιαγωγό τύπου p και ο αρνητικός ακροδέκτης της μπαταρίας να συνδέεται με τον ημιαγωγό τύπου n. Όταν αυτή η τάση πόλωσης προς τα εμπρός εφαρμόζεται στη δίοδο σύνδεσης P-N, ένας μεγάλος αριθμός ελεύθερων ηλεκτρονίων (φορείς πλειοψηφίας) στον ημιαγωγό τύπου n απωθούνται από τον αρνητικό ακροδέκτη της μπαταρίας, ενώ ένας μεγάλος αριθμός οπών (φορείς πλειοψηφίας) στο p -ημιαγωγοί τύπου απωθούνται από τον θετικό πόλο της μπαταρίας.

Ως αποτέλεσμα, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια στον ημιαγωγό τύπου n αρχίζουν να μετακινούνται από την πλευρά n στην πλευρά p και οι οπές στον ημιαγωγό τύπου p αρχίζουν να μετακινούνται από την πλευρά p προς την πλευρά n.

Γνωρίζουμε ήδη ότι το ηλεκτρικό ρεύμα υποδηλώνει την κίνηση των φορέων φορτίου (ελεύθερα ηλεκτρόνια και οπές). Ως αποτέλεσμα, η κίνηση των ηλεκτρονίων από την πλευρά n προς την πλευρά p και η ροή των οπών από την πλευρά p προς την πλευρά n και οι δύο άγουν ηλεκτρικό ρεύμα. Σε μια κατάσταση μεροληψίας προς τα εμπρός, οι περισσότεροι φορείς παράγουν το ηλεκτρικό ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, το ηλεκτρικό ρεύμα που παράγεται σε μια κατάσταση μπροστινής πόλωσης αναφέρεται επίσης ως ρεύμα πλειοψηφίας.

Αντίστροφη μεροληψία:

Όταν παρέχεται τάση στη δίοδο με τέτοιο τρόπο ώστε ο θετικός ακροδέκτης της μπαταρίας να συνδέεται με τον ημιαγωγό τύπου n και  ο αρνητικός ακροδέκτης με τον ημιαγωγό τύπου p.

Όταν αυτή η αντίστροφη τάση πόλωσης εφαρμόζεται στη δίοδο σύνδεσης P-N, ένας μεγάλος αριθμός ελεύθερων ηλεκτρονίων (φορείς της πλειοψηφίας) στον ημιαγωγό τύπου n έλκονται από τον θετικό ακροδέκτη της μπαταρίας, ενώ ένας μεγάλος αριθμός οπών (φορείς πλειοψηφίας) στο οι ημιαγωγοί τύπου p έλκονται από τον αρνητικό πόλο της μπαταρίας.

Ως αποτέλεσμα, τα ελεύθερα ηλεκτρόνια (φορείς της πλειοψηφίας) στον ημιαγωγό τύπου n έλκονται στον θετικό ακροδέκτη της μπαταρίας, ενώ οι οπές (φορείς της πλειοψηφίας) στον ημιαγωγό τύπου p έλκονται στον αρνητικό ακροδέκτη.

Ο ανορθωτής λειτουργεί:

Οι ανορθωτές χωρίζονται κυρίως σε δύο τύπους:

Ανορθωτής μισού κύματος:

Ο ανορθωτής μισού κύματος, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι μια μορφή ανορθωτή που μετατρέπει το μισό σήμα εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος (θετικό μισό κύκλο) σε παλμικό σήμα εξόδου DC ενώ μπλοκάρει ή χάνει το υπόλοιπο μισό σήμα (αρνητικός μισός κύκλος).

Διορθωτής πλήρους κύματος:

Ο ανορθωτής πλήρους κύματος είναι ένας τύπος ανορθωτή που μετατρέπει το πλήρες σήμα εισόδου εναλλασσόμενου ρεύματος (θετικούς και αρνητικούς μισούς κύκλους) σε παλμικό σήμα εξόδου συνεχούς ρεύματος. Σε αντίθεση με έναν ανορθωτή μισού κύματος, το σήμα εισόδου σε έναν ανορθωτή πλήρους κύματος δεν χάνεται. Στα μαθηματικά, αυτό αντιστοιχεί στη συνάρτηση απόλυτης τιμής. Η ανόρθωση πλήρους κύματος μετατρέπει τις δύο πολικότητες της κυματομορφής εισόδου σε παλμικό συνεχές ρεύμα (συνεχές ρεύμα), με αποτέλεσμα υψηλότερη μέση τάση εξόδου. Απαιτούνται δύο δίοδοι συν έναν μετασχηματιστή με κεντρικό κύμα ή τέσσερις δίοδοι σε διάταξη γέφυρας με οποιαδήποτε παροχή AC (συμπεριλαμβανομένης ένας μετασχηματιστής χωρίς κεντρική βρύση). Οι δίοδοι απλών ημιαγωγών, οι διπλές δίοδοι με κοινή κάθοδο ή κοινή άνοδος και γέφυρες τεσσάρων ή έξι διόδων κατασκευάζονται ως αυτόνομα εξαρτήματα.

Ο ανορθωτής χρησιμοποιεί:

Η βασική λειτουργία των ανορθωτών είναι η παραγωγή συνεχούς ρεύματος από μια παροχή εναλλασσόμενου ρεύματος (μετατροπέας AC σε DC). Ανορθωτές βρίσκονται σχεδόν σε όλα τα τροφοδοτικά του ηλεκτρονικού εξοπλισμού. Τα γραμμικά τροφοδοτικά και τα τροφοδοτικά μεταγωγής είναι οι δύο βασικές κατηγορίες τροφοδοτικών AC/DC. Σε τέτοια τροφοδοτικά, ο ανορθωτής θα συνδεθεί σε σειρά με τον μετασχηματιστή, ακολουθούμενο από ένα φίλτρο εξομάλυνσης και ίσως έναν ρυθμιστή τάσης.

Η μετατροπή ισχύος συνεχούς ρεύματος από μια τάση σε άλλη είναι σημαντικά πιο δύσκολη. Μια τεχνική μετατροπής DC σε DC μετατρέπει πρώτα την ισχύ σε εναλλασσόμενο ρεύμα (μέσω ενός μετατροπέα), στη συνέχεια αλλάζει την τάση χρησιμοποιώντας έναν μετασχηματιστή και, στη συνέχεια, επανορθώνει την ισχύ σε DC.

Συχνά χρησιμοποιείται συχνά μια συχνότητα πολλών δεκάδων kilohertz, καθώς απαιτεί πολύ λιγότερη επαγωγή από τις χαμηλότερες συχνότητες και εξαλείφει την ανάγκη για βαριά, ογκώδη και ακριβά εξαρτήματα με πυρήνα σιδήρου. Μια άλλη μέθοδος μετατροπής τάσεων DC είναι η χρήση μιας αντλίας φόρτισης, η οποία χρησιμοποιεί γρήγορη εναλλαγή για να αλλάξει τις συνδέσεις των πυκνωτών. Ωστόσο, λόγω του μεγέθους των πυκνωτών που χρησιμοποιούνται, αυτή η τεχνική συνήθως περιορίζεται στην παροχή έως και μερικά watt.

Συμπέρασμα:

Πριν από την ανάπτυξη ανορθωτών ημιαγωγών πυριτίου χρησιμοποιήθηκαν θερμιονικές δίοδοι σωλήνων κενού και στοίβες ανορθωτών μετάλλων με βάση οξείδιο του χαλκού ή σεληνίου. Εκτός από μερικούς λάτρεις του ήχου σωλήνων κενού, οι ανορθωτές σωλήνων κενού έγιναν άχρηστοι με την ανάπτυξη κυκλωμάτων πυριτίου. Ημιαγωγοί διαφόρων ποικιλιών (δίοδοι σύνδεσης, δίοδοι Schottky κ.λπ.) χρησιμοποιούνται συχνά για ανόρθωση ισχύος από πολύ χαμηλό έως πολύ υψηλό ρεύμα. Άλλες συσκευές με ηλεκτρόδια ελέγχου που λειτουργούν επίσης ως βαλβίδες ρεύματος μονής κατεύθυνσης χρησιμοποιούνται όταν απαιτείται κάτι περισσότερο από απλή ανόρθωση. όπως η μεταβλητή τάση εξόδου. Οι ανορθωτές υψηλής ισχύος, όπως αυτοί που χρησιμοποιούνται στη μετάδοση ισχύος συνεχούς ρεύματος υψηλής τάσης, χρησιμοποιούν μια ποικιλία συσκευών ημιαγωγών πυριτίου