تعریف دیود هرزگرد

تعریف دیود هرزگرد:
از دیودهای سیگنال می توان برای مدارهای جهشی، حفاظتی و شکل دهی موج متنوعی استفاده کرد. این نوع دیودها، به نام دیود هرزگرد (Freewheel Diode) شناخته می شوند.

دیود هرزگرد برای محافظت کلیدهای حالت جامد مانند ترانزیستورهای قدرت و ماسفت ها از آسیب به کار می رود. شکل زیر، نحوه قرارگیری دیود را نشان می دهد.

قطعات نیمه هادی قدرت مدرن با سوئیچیمگ سریع، به دیودهای سوئیچینگ سریع مانند دیودهای هرزگرد برای محافظت در برابر بارهای القایی مانند پیچه موتورها یا سیم پیچی رله ها نیاز دارند.

هر لحظه که قطعه سوئیچینگ شکل بالا روشن شود، دیود هرزگرد به دلیل بایاس معکوس، از وضعیت هدایت به وضعیت سد کنندگی تغییر می کند.

اگر قطعه سوئیچینگ سریعاً خاموش شود، دیود بایاس مستقیم شده و انرژی ذخیره شده در سیم پیچ سبب عبور جریان از دیود هرزگرد خواهد شد. اگر از دیود هرزگرد محافظ استفاده نکنیم، قطع ناگهانی جریان، سبب القای ولتاژ بزرگی می شود که امکان دارد به قطعه سوئیچینک آسیب برساند.

به عبارت دیگر، دیود هرزگرد مداری را می سازد که سبب مهار افزایش انرژی ناگهانی بار القایی می شود.

به بیان ساده، یک بار القایی (مانند موتور، سلف و…) را در نظر بگیرید. برای قطع و وصل این بار، یک ترانزیستور قدرت را با آن سری می کنیم.

هنگام قطع مدار توسط ترانزیستور، جریان به طور ناگهانی کاهش می یابد و به همین دلیل یک ولتاژ بزرگ در بار القا می شود که پلاریته اش معکوس پلاریته عادی بار در مدار است.

این ولتاژ القایی بزرگ، سبب مواردی چون آسیب دیدن ترانزیستور می شود. برای جلوگیری از این اتفاق، یک دیود را با بار موازی می کنیم (با پلاریته معکوس). در نتیجه، مسیری برای تخلیه انرژی ناگهانی بار به وجود می آید.

این دیود، همان دیود هرزگرد است. البته دیود هرزگرد موازی با ترانزیستور نیز کاربرد مشابهی دارد و برای حفاظت از آن به کار می رود.

در گذشته، سرعت کاری قطعات سوئیچینگ نیمه هادی از قبیل ترانزیستور، ماسفت و IGBT با افزودن دیود هرزگرد به دو سر بار القایی، تحت تأثیر قرار می گرفت و کاهش می یافت.

اما در سال های اخیر، دیودهای هرزگرد اهمیت خود را باز یافته اند، زیرا مشخصه بازیابی معکوس آن ها بهبود یافته و در ساخت آن ها از مواد نیمه رسانای فوق سریع استفاده شده است.

به این ترتیب، این دیودها قابلیت کار در فرکانس های سوئیچینگ بالا را دارند.