Diode

Diode: Guide til valg af den rigtige komponent

Diodes er grundlæggende komponenter i elektronik, der leder strøm i én retning og spærrer i den anden. Du møder dem i alt fra strømforsyninger og motorstyring til beskyttelse af følsomme kredsløb. Denne guide hjælper dig med at vælge den rigtige type og specifikation til dit projekt – uden overbetaling og med fokus på driftssikkerhed.

Typer af dioder og typiske anvendelser

• Ensretterdiode (rectifier): Robust til AC-DC ensretning. Kendte serier: 1N540x (THT), SS14/SS34 (SMD). Bruges i strømforsyninger og brokoblinger.
• Schottky: Lavt spændingsfald (Vf) og ingen reell lagertid. God til lavspænding og høj effektivitet (f.eks. batteriprojekter, DC-DC-konvertere). Vær opmærksom på højere lækstrøm ved varme.
• Hurtig/ultrahurtig diode (fast/ultrafast): Lav reverse recovery tid (trr) til switch-mode strømforsyninger og højfrekvensapplikationer. Eksempel: UF4007.
• Zenerdiode: Stabil referencespænding og overspændingsbeskyttelse (f.eks. 3.3 V, 5.1 V, 12 V). Findes i BZX55 (THT) og BZT52 (SMD).
• TVS-diode (Transient Voltage Suppressor): Lynhurtig beskyttelse mod ESD og spikes. Vælg uni- eller bidirektionel afhængigt af signaltype. Serier: SMAJ/SMBJ/SMCJ.
• Signaldioder/switching: Små, hurtige dioder til logik og signalstyring. Klassiker: 1N4148.
• LED, fotodiode, varicap: Også dioder, men bruges som henholdsvis lysgiver, lyssensor og kapacitansdiode i RF/afstemning.
• SiC Schottky: Højspændings-Schottky (typisk 600–1200 V) med lavt tab ved høj temperatur. Relevante i PFC og moderne strømforsyninger.
• Broensretter: Fire dioder i én pakke til net-ensretning. Vælg efter strøm, spænding og køling.

Centrale specifikationer du skal kende

• Maks. fremadstrøm (IF/IFavg): Den kontinuerlige strøm dioden kan håndtere. Læg sikkerhedsmargin (typisk 1,5–2x over forventet strøm).
• Repetitiv spærrespænding (VRRM): Maks. tilbagevendende spærrespænding. Vælg typisk mindst 2x den maksimale DC-spænding eller 1,8–2x AC-topspændingen.
• Fremadspænding (Vf): Spændingsfaldet ved en given strøm. Lav Vf giver lavere effekttab (P≈I×Vf). Schottky har lavest Vf.
• Reverse recovery tid (trr): Hvor hurtigt dioden slukker i spærret retning. Kritisk i switch-mode (brug Schottky eller ultrahurtig).
• Lækstrøm (IR): Strøm i spærret retning. Kan give tomgangstab eller fejl i præcisionskredsløb. Stiger med temperatur.
• Junction-kapacitans (Cj): Vigtigt i højfrekvens- og RF-kredsløb – høj Cj kan sløve signaler.
• Surgestrøm (IFSM): Kortvarige strømspidser dioden tåler (f.eks. ved opstart). Især vigtigt i net-ensretning.
• Effekthåndtering og termiske data: Husk køling og derating. Store pakker (TO-220, SMC) tåler mere varme end små SMD.
• Zenerdata: Zenerspænding (Vz), tolerance (typisk 2–5 %), dynamisk modstand og støj (lavere ved ~5–7 V båndgap-zener).
• TVS-data: Stand-off (Vwm), breakdown (Vbr) og clamp-spænding (Vc) ved en defineret puls. Tjek også energipuls (8/20 µs) og ESD-rating.
• Pakning: THT (DO-41, DO-201) for prototyper/køling; SMD (SOD-123, SOT-23, SMA/SMB/SMC) for kompakt design.

Sådan matcher du dioden til din opgave

• Lavspænding og effektivitet: Vælg Schottky (f.eks. SS14) for at minimere tab i 5 V- eller batteridrevne kredsløb.
• Højfrekvente switch-mode forsyninger: Brug ultrahurtig eller Schottky med lav trr; ved høj spænding overvej SiC Schottky for lavt tab ved temperatur.
• Net-ensretning (230 VAC): Vælg broensretter på mindst 600–1000 V VRRM og strøm rating over lastens gennemsnitsstrøm. Husk IFSM til indkoblingsstrømme.
• Motorer og relæer (friløbsdiode): En standard ensretter (1N5408) eller hurtigdiode på tværs af spolen. For hurtigere frigivelse af relæ: brug hurtigdiode eller TVS.
• Overspændingsbeskyttelse: Zener til enkle DC-linjer, TVS tæt på stik til USB/HDMI/ethernet. Vælg bidirektionel TVS til AC/signal uden fast polaritet.
• Reverse-polaritetsbeskyttelse: Schottky i serie på forsyningen (lavt tab) eller MOSFET-baseret løsning hvis hvert millivolt tæller.
• Dimensioneringstommelfingerregler: VRRM ≥ 2× Vmax, IF ≥ 1,5–2× Imax, og check termisk modstand (RθJA/RθJC). Ved 70–100 °C omgivelse: ekstra derating.

Kvalitet, standarder og pålidelighed

• Automotive/industri: Se efter AEC-Q101 kvalifikation for høj pålidelighed og temperaturspænd (op til 150 °C junction).
• Overholdelse: RoHS/REACH for materialer. Kendte serier (1N4148, 1N5819, UF4007, BZX55, SMBJ) gør det lettere at sammenligne.
• Producent og datasheet: Gennemgå kurver (Vf vs. I, IR vs. T) og pulsspecifikationer – ikke kun headline tal.
• Pakkevalg: TO-220/ITO-220 for kølekrav; DO-214 (SMA/SMB/SMC) for TVS i forskellige energiklasser.

Praktiske tips til montering og fejlfinding

• Polaritet: Katoden er markeret med bånd; på SMD ofte en streg eller faset hjørne. Vend forkert, og kredsløbet virker ikke eller skades.
• Layout: Hold leads korte i højfrekvens- og beskyttelseskredsløb. Placér TVS tæt på indgangen/stikket.
• Køling: Brug køleplade/termisk via ved høje tab. Husk isolerskiver hvis kølepladen er chassis.
• Måling: Multimeterets diodetest viser typisk 0,2–0,3 V for Schottky og 0,6–0,7 V for silicium ved lav strøm.
• Zener som reference: Dimensionér seriemodstand så zenerstrømmen holdes inden for arbejdsområde over hele lastspændingsvariationen.
• Sikkerhed: Ved netspænding – respekter klaringsafstande, isolerede køleplader og korrekt sikring.

Sammenfatning: det vigtigste når du vælger diode

• Vælg diodetype efter opgaven: ensretning, lavt tab, høj hastighed eller beskyttelse.
• Match nøgletal: IF, VRRM, Vf, trr, IR og termiske forhold – med passende margin.
• Til højfrekvens: prioriter lav trr/Schottky; til net: tjek IFSM og køling.
• Til beskyttelse: Zener til enkle DC-niveauer, TVS til hurtige transienter og ESD.
• Se efter kvalitetsstandarder (AEC-Q101) og gennemlæs datasheets for reelle driftsbetingelser.
• God montering og layout øger levetid og pålidelighed betydeligt.