Како спречити повратни ток струје у диодама у медицинској опреми?

一, Принцип против повратног тока: Једносмерна проводљивост ПН споја
Структура језгра диоде је ПН спој, формиран комбинацијом полупроводника типа П- (са много рупа) и полупроводника типа Н- (са много слободних електрона). Његова функција против повратног тока заснива се на следећим физичким механизмима:

Позитивна проводљивост: Када је П терминал повезан са позитивном електродом, а Н терминал повезан са негативном електродом, примењени напон слаби електрично поље унутар ПН споја, изазивајући дифузију носиоца и формирајући струју проводљивости, омогућавајући струји да тече од П до Н.
Реверзно одсецање: Када је Н терминал повезан на позитивну електроду, а П терминал повезан са негативном електродом, примењује се спољни напон да би се појачало унутрашње електрично поље, проширио слој исцрпљености, ометао пролаз носилаца набоја и дозволио само изузетно малу обрнуту струју цурења (обично ниво наноампера).
Ова једносмерна проводљивост чини диоду природним „једносмерним{0}}вентилом струје“. На пример, Шоткијева диода (као што је СС14) повезана је паралелно са улазом за напајање преносиве ултразвучне сонде. Када је поларитет напајања обрнут, диода се прекида у супротном смеру, блокирајући струјни пут и спречавајући изгоревање унутрашњег кола.

2, Типични сценарији примене у медицинској опреми
1. Преносиви медицински уређаји: балансирајте ниску потрошњу енергије и високу поузданост
У уређајима као што су мерачи глукозе у крви и преносиви електрокардиографи, Шоткијеве диоде су пожељан избор за спречавање повратног тока због њиховог ниског пада напона унапред (0,15-0,45В). На пример, одређени модел мерача глукозе у крви користи БАТ54С двоструки низ Шоткијевих диода за постизање следећих функција:

Заштита од обрнутог повезивања: паралелно повезан са прикључком за улаз напајања. Када је поларитет напајања обрнут, диода ће се преокренути и прекинути, блокирајући струјни пут.
Избор путање напајања: У систему напајања са двоструком батеријом, главни и резервни извори напајања се аутоматски пребацују преко диода како би се обезбедило непрекидно напајање.
Заштита од ограничавања струје: повезана у серију са погонским колом мотора, користећи пад напона да ограничи почетну струју и спречи налет струје када је мотор закључан.
2. Медицинска опрема велике снаге: отпорност на ударце и оптимизација стабилности
У уређајима као што су дефибрилатори и-електрични ножеви високе фреквенције, неопходно је да се носите са пролазним ударима велике струје. У овом тренутку, диоде за брзи опоравак (ФРД) и диоде од силицијум карбида (СиЦ) постају кључне компоненте:

Коло за пуњење дефибрилатора: Користи се Шоткијев модул МБР30200ПТ (30А/200В), са временом повратног опоравка (трр) мањим од 5нс, што може да спречи скокове напона узроковане кашњењем диодног прекидача током пуњења и заштити високо{4}}напонске кондензаторе од пренапонског квара.
Високофреквентни излазни степен електричног ножа: коришћењем Ц6Д10065А СиЦ Шотки диоде (100А/650В), њен низак пад напона (1,5В) и карактеристике отпорности на високе температуре (температура споја од 175 степени) обезбеђују да се сопствена потрошња енергије диоде смањи за 60% током 1МХз високе{8}}, уз избегавање смањења перформанси прекомерне фреквенције.
3. Прецизни медицински инструменти: интегритет сигнала и дизајн против -сметања
У уређајима као што су електрокардиографи и електроенцефалографи, аквизиција слабих биоелектричних сигнала захтева строго сузбијање буке. У овом тренутку, заједнички дизајн фотодиода и заштитних диода постаје кључан:

Изолација оптоелектронске спреге: У каналу за улаз сигнала, оптоспојник 6Н137 се користи за постизање електричне изолације и блокирање сметњи заједничког мода кроз фотоелектричну конверзију диода.
ЕСД заштита: На интерфејсу сензора, паралелна ЕСД5Д150ТА Шотки диода са малом струјом цурења (<0.1 μ A) and high reverse withstand voltage (150V) can effectively discharge the transient current generated by electrostatic discharge (ESD) and prevent sensor damage.
3, Иновативно решење против повратног тока: Колаборативни дизајн диода и других компоненти
1. Композитно заштитно коло: диода+ТВС диода
У модулу за пренос слике медицинских ендоскопа усвојена је композитна заштитна шема „Шотки диода+ТВС диода“ како би се спречио пролазни пренапон изазван ударом грома или статичког електрицитета:

Шотки диода: паралелно повезана са прикључком за улаз напајања, пружа дневну заштиту од преокрета.
ТВС диода: серија повезана на сигналну линију, њено ултра брзо време одзива (<1ps) and low clamping voltage (such as SMAJ5.0A's clamping voltage of 7.8V) can limit overvoltage within a safe range in nanoseconds, protecting the downstream ADC chip from damage.
2. Заштита самоопоравка: диода + ПТЦ термистор
У кругу пуњења носивих медицинских уређаја (као што су паметне наруквице), усвојена је заштитна шема самоопоравка „Шотки диода+ПТЦ термистор“:

Шотки диода: спречава обрнуту везу батерије док користи своје карактеристике ниског пада напона за смањење губитака при пуњењу.
ПТЦ термистор: серија повезан на пут пуњења, када струја пређе праг, вредност ПТЦ отпора нагло се повећава, ограничавајући струју; Након решавања проблема, ПТЦ се аутоматски враћа у стање ниског отпора без потребе замене компоненти.
3. Идеално решење диода: интеграција и интелигенција
Са популарношћу материјала са широким појасом, интегрисане идеалне диоде (као што је ЛМ66100ДЦК) постале су пожељан избор за врхунску медицинску опрему. Његов принцип рада је следећи:

Напајање адаптера за напајање: Искључите ТИПЕ-Ц излаз преко унутрашњег ПМОС-а.
ТИПЕ-Ц напајање: Излазни напон од 5В кроз интерну ПМОС проводљивост.
Напаја се из батерије: Када и тачка А и тачка Ц имају потенцијал од 0В, унутрашњи ПМОС спроводи струју и батерија напаја оптерећење.
Ово решење има предности свеобухватне заштите, ниске редукције притиска, ниског унутрашњег отпора и ниске производње топлоте, и широко се користи у преносивој ултразвучној, ендоскопској и другој опреми.