¿Cómo funciona un rectificador?

Quizás se pregunte cómo las líneas eléctricas envían corrientes eléctricas a través de largas distancias para diferentes propósitos. Y hay diferentes "tipos" de electricidad. La electricidad que alimenta los sistemas ferroviarios eléctricos puede no ser apropiada para electrodomésticos como teléfonos y televisores. Los rectificadores ayudan al convertir entre estos diferentes tipos de electricidad.

Los rectificadores le permiten convertir de corriente alterna (CA) a corriente continua (CC). La CA es la corriente que cambia entre fluir hacia atrás y hacia adelante a intervalos regulares, mientras que la CC fluye en una sola dirección. Por lo general, se basan en un puente rectificador o un diodo rectificador.

Todos los rectificadores utilizanUniones P-N, dispositivos semiconductores que permiten que la corriente eléctrica fluya en una sola dirección a partir de la formación de semiconductores de tipo p con semiconductores de tipo n. El lado "p" tiene un exceso de huecos (lugares donde no hay electrones) por lo que está cargado positivamente. El lado "n" está cargado negativamente con electrones en sus capas externas.

Muchos circuitos con esta tecnología se construyen con unpuente rectificador. Los rectificadores de puente convierten CA en CC utilizando su sistema de diodos hechos de un material semiconductor en media onda método que rectifica una dirección de la señal de CA o un método de onda completa que rectifica ambas direcciones de la entrada C.A.

Los semiconductores son materiales que dejan fluir la corriente porque están hechos de metales como galio o metaloides como el silicio que están contaminados con materiales como el fósforo como medio de control Actual. Puede utilizar un puente rectificador para diferentes aplicaciones para una amplia gama de corrientes.

Los rectificadores de puente también tienen la ventaja de generar más voltaje y potencia que otros rectificadores. A pesar de estos beneficios, los rectificadores de puente sufren por tener que usar cuatro diodos con los diodos adicionales en comparación con otros rectificadores, lo que provoca una caída de voltaje que disminuye el voltaje de salida.

Los científicos e ingenieros generalmente usan silicio con más frecuencia que germanio para crear diodos. Las uniones p-n de silicio funcionan más eficazmente a temperaturas más altas que las de germanio. Los semiconductores de silicio permiten que la corriente eléctrica fluya más fácilmente y se pueden crear con costos más bajos.

Estos diodos aprovechan la unión p-n para convertir CA en CC como una especie de "interruptor" eléctrico que permite que la corriente fluya hacia adelante o hacia atrás en función de la unión p-n dirección. Los diodos con polarización directa permiten que la corriente continúe fluyendo mientras que los diodos con polarización inversa la bloquean. Esto es lo que hace que los diodos de silicio tengan un voltaje directo de aproximadamente 0,7 voltios, de modo que solo permitan que la corriente fluya si es más de voltios. Para los diodos de germanio, el voltaje directo es de 0,3 voltios.

El terminal del ánodo de una batería, electrodo u otra fuente de voltaje donde se produce la oxidación en un circuito, suministra los orificios al cátodo de un diodo en la formación de la unión p-n. Por el contrario, el cátodo de una fuente de voltaje, donde se produce la reducción, proporciona los electrones que se envían al ánodo del diodo.

Puedes estudiar comorectificadores de media ondaestán conectados en circuitos para entender cómo funcionan. Los rectificadores de media onda cambian entre polarización directa y polarización inversa en función del semiciclo positivo o negativo de la onda de CA de entrada. Envía esta señal a una resistencia de carga de manera que la corriente que fluye a través de la resistencia sea proporcional al voltaje. Esto sucede debido a la Ley de Ohm, que representa el voltaje.Vcomo producto de la corrienteIy resistenciaRen

Puede medir el voltaje a través de la resistencia de carga como voltaje de suministroV_s, que es igual a la tensión CC de salidaV_fuera. La resistencia asociada con este voltaje también depende del diodo del circuito en sí. Luego, el circuito rectificador cambia a polarización inversa en lo que toma el semiciclo negativo de la señal de CA de entrada. En este caso, no fluye corriente a través del diodo o del circuito y el voltaje de salida cae a 0. La corriente de salida es, entonces, unidireccional.

•••Syed Hussain Ather

Los rectificadores de onda completa, por el contrario, utilizan el ciclo completo (con semiciclos positivos y negativos) de la señal de CA de entrada. Los cuatro diodos en un circuito rectificador de onda completa están dispuestos de tal manera que, cuando la entrada de la señal de CA es positiva, la corriente fluye a través del diodo desdeD₁a la resistencia de carga y de regreso a la fuente de CA a travésD₂. Cuando la señal de CA es negativa, la corriente toma elD₃-carga-D₄camino en su lugar. La resistencia de carga también emite el voltaje de CC del rectificador de onda completa.

El valor de voltaje promedio de un rectificador de onda completa es el doble que el de un rectificador de media onda, y elvoltaje cuadrático medio, un método para medir voltaje CA, de un rectificador de onda completa es √2 veces el de un rectificador de media onda.

La mayoría de los aparatos electrónicos de su hogar utilizan CA, pero algunos dispositivos, como las computadoras portátiles, convierten esta corriente en CC antes de usarla. La mayoría de las computadoras portátiles utilizan un tipo de fuente de alimentación de modo conmutado (SMPS) que permite que el voltaje de CC de salida tenga más potencia para el tamaño, el costo y el peso del adaptador.

Los SMPS funcionan utilizando un rectificador, oscilador y filtro que controlan la modulación de ancho de pulso (un método para reducir la potencia de una señal eléctrica), voltaje y corriente. El oscilador es una fuente de señal de CA desde la cual puede determinar la amplitud de la corriente y la dirección en la que fluye. El adaptador de CA de la computadora portátil lo usa para conectarse a la fuente de alimentación de CA y convierte el alto voltaje de CA en voltaje de CC bajo, una forma que puede usar para alimentarse a sí mismo, durante la carga.

Algunos sistemas rectificadores también utilizan un circuito de suavizado o condensador que les permite generar un voltaje constante, en lugar de uno que varía con el tiempo. El capacitor electrolítico de los capacitores de suavizado puede alcanzar capacitancias entre 10 y miles de microfaradios (µF). Se necesita más capacitancia para un mayor voltaje de entrada.

Otros rectificadores utilizan transformadores que alteran el voltaje utilizando semiconductores de cuatro capas conocidos comotiristoresjunto a diodos. Arectificador controlado por silicio, otro nombre para un tiristor, usa un cátodo y un ánodo separados por una puerta y sus cuatro capas para crear dos uniones p-n dispuestas una encima de la otra.

Los tipos de sistemas rectificadores varían según las aplicaciones en las que necesita alterar el voltaje o la corriente. Además de las aplicaciones ya discutidas, los rectificadores encuentran uso en equipos de soldadura, soldadura eléctrica, señales de radio AM, generadores de pulsos, multiplicadores de voltaje y circuitos de suministro de energía.

Los soldadores que se utilizan para conectar partes de circuitos eléctricos utilizan rectificadores de media onda para una sola dirección de la entrada de CA. Las técnicas de soldadura eléctrica que utilizan circuitos rectificadores de puente son candidatos ideales para proporcionar un suministro de voltaje de CC polarizado y constante.

La radio AM, que modula la amplitud, puede usar rectificadores de media onda para detectar cambios en la entrada de la señal eléctrica. Los circuitos generadores de pulsos, que generan pulsos rectangulares para circuitos digitales, utilizan rectificadores de media onda para cambiar la señal de entrada.

Los rectificadores en los circuitos de suministro de energía convierten CA en CC de diferentes fuentes de alimentación. Esto es útil ya que la CC generalmente se envía a largas distancias antes de convertirse en CA para la electricidad doméstica y los dispositivos electrónicos. Estas tecnologías hacen un gran uso del puente rectificador que puede manejar el cambio de voltaje.