UF4001–UF4007 — сверхбыстрые выпрямительные диоды на 1 А

Корпус и маркировка

Корпус DO-41 (DO-204AL): цилиндр длиной 4,1–5,2 мм и диаметром 2,0–2,7 мм, выводы диаметром 0,71–0,86 мм и длиной не меньше 25,4 мм с каждой стороны. Цветная полоса на корпусе обозначает катод. Исполнения Vishay различаются суффиксами: E3 — соответствие RoHS, M3 — ещё и без галогенов; /54 — бумажная лента на катушке 13 дюймов по 5500 штук, /73 — лента в коробке (ammo pack) по 3000 штук, например UF4007-E3/54. Масса — 0,33–0,34 г. Отличить UF4007 от 1N4007 по форме нельзя — только по надписи на корпусе; определить тип по маркировке помогает определитель маркировки диодов.

Параметры

Условия — 25 °C, если не указано иное (с. 1–2).

Общие для серии: средний выпрямленный ток — 1 А при температуре среды 55 °C и длине выводов 9,5 мм; ударный ток — 30 А (одна полуволна 8,3 мс на фоне номинальной нагрузки); обратный ток при полном обратном напряжении — до 10 мкА при 25 °C и до 50 мкА при 100 °C; ёмкость — 17 пФ типично при 4 В и 1 МГц; тепловое сопротивление кристалл — среда — 60 °C/Вт, кристалл — вывод — 15 °C/Вт (при выводах 9,5 мм); температура кристалла и хранения — −55…+150 °C. Время восстановления измерено при прямом токе 0,5 А, обратном 1 А и отсчёте до 0,25 А; прямое падение — импульсом 300 мкс.

UF4007, 1N4007 и другие диоды

Значения 1N4007 — по даташиту Vishay 88503, 1N4148 — по даташиту Vishay 81857 Rev. 1.6, SS14 и SS34 — по их карточке на сайте. Наш вывод: в сетевом выпрямителе 50 Гц UF4007 не нужен — там лучше 1N4007 с меньшим падением; UF4007 нужен на частотах в десятки и сотни килогерц при напряжении выше 60 В, где Шоттки уже не годятся по напряжению, а 1N4148 — по току и напряжению.

Типовые схемы

Демпфер RCD обратноходового блока питания. Диод и параллельная RC-цепь между стоком ключа и плюсом входа ограничивают выброс от индуктивности рассеяния трансформатора. Напряжение на диоде — до выпрямленного сетевого плюс выброс, то есть сотни вольт; ток — короткие импульсы. UF4007 подходит по напряжению и скорости; подробнее о схеме — в статье глоссария о демпфирующих цепях.

Выходной выпрямитель импульсного источника на высокое напряжение. Для выходов выше 60 В, где диоды Шоттки заканчиваются, ставят сверхбыстрые диоды. Наш расчёт потерь проводимости: при среднем токе 0,5 А и падении до 1,7 В диод рассеивает до 0,85 Вт; при 60 °C/Вт это перегрев до 51 °C над средой — при 55 °C на кристалле около 106 °C. Для выхода ниже 60 В выгоднее Шоттки или UF4001–UF4004 с падением до 1,0 В.

Возвратный диод индуктивной нагрузки при ШИМ. Когда обмотку двигателя, соленоида или реле включают ШИМ на десятках килогерц, возвратный диод переключается каждый период. Медленный диод в момент включения ключа даёт бросок обратного тока через ключ; сверхбыстрый закрывается за десятки наносекунд. Для реле без ШИМ хватает 1N4007 или 1N4148.

Нагрев

Ток 1 А в таблице предельных режимов задан при температуре среды 55 °C и выводах 9,5 мм, а при большей температуре допустимый ток снижается по графику рис. 1. Наш расчёт для постоянного тока 1 А: при наибольшем падении 1,7 В UF4007 рассеивает 1,7 Вт, что при типичном тепловом сопротивлении 60 °C/Вт (выводы 9,5 мм) даёт перегрев около 100 °C — при 55 °C на кристалле уже выше предела 150 °C. В этом расчёте наибольшее падение сочетается с типичным тепловым сопротивлением; при каком падении и теплоотводе Vishay нормирует ток 1 А, даташит не поясняет. Наш вывод: на постоянный ток около 1 А UF4007 без хорошего теплоотвода через выводы не нагружают. Короткие выводы и широкие площадки на плате уменьшают тепловое сопротивление: кристалл — вывод — всего 15 °C/Вт.

Расхождения в документации

• «Малое прямое падение». Среди свойств на с. 1 — «низкое прямое падение», но у UF4005–UF4007 оно до 1,7 В при 1 А, больше, чем 1,1 В у обычных 1N4001–1N4007 того же производителя (Vishay 88503).
• Тепловые сопротивления. Примечание к таблице тепловых характеристик называет оба значения — 60 и 15 °C/Вт — тепловым сопротивлением «кристалл — среда», хотя второе обозначено RθJL (кристалл — вывод).
• Номинальный ток. Ток 1 А нормирован при 55 °C — на 20 °C ниже, чем у 1N4001–1N4007 (75 °C), и при наибольшем падении 1,7 В вместе с типичным тепловым сопротивлением 60 °C/Вт постоянный ток 1 А при 55 °C выводит кристалл за 150 °C (наш расчёт выше); условия, при которых нормирован ток, даташит не поясняет.