Что такое диод и как его проверить

Приветствую друзья!

Мы настолько привыкли к компьютерам, что не представляем своей жизни без них. Эти жужжащие ящики на наших столах собраны из множества различных «железок». Интересно отметить, что ни один из этих составных «кирпичиков» сам по себе не может похвастаться теми свойствами, которыми обладает компьютер.

А собранные вместе, они являют собой нечто совершенно уникальное!

Какой кирпич не возьми – это только кусок обожженной глины; не сразу и понятно, к какому делу его – самого по себе — можно приспособить.

Это как дом, построенный из кирпичей.

Но несколько тысяч собранных определенным образом таких кусков глины — это жилище, которое защищает от непогоды и предоставляет крышу над головой.

Разумеется, можно пользоваться компьютером (и жить в доме) и не представлять себе, как эти штуки устроены.

Но если вы хотите научиться «лечить» ваши компьютеры, то придется разбираться, как устроены их составные части.

Поэтому сегодня мы поговорим об одном из компьютерных «кирпичиков» чуть более подробно. Мы попытаемся кратко познакомиться с тем, что такое полупроводниковые диоды и зачем они нужны.

Что такое диод?

Диоды применяются в компьютерных блоках питания для выпрямления переменного тока.

Выпрямительный диод – это деталь, имеющая в своем составе соединенные вместе полупроводники двух типов – p-типа (positive – положительный) и n–типа (negative – отрицательный).

При их соединении (сплавлении) образуется так называемый p-n переход. Этот переход обладает разным сопротивлением при различной полярности приложенного напряжения.

Если напряжение приложено в прямом направлении (положительная клемма источника напряжения подключена к p-полупроводнику — аноду, а отрицательная – к n-полупроводнику — катоду), то сопротивление диода невелико.

В этом случае говорят, что диод открыт. Если полярность подключения изменить на противоположную, то сопротивление диода будет очень большим. В таком случае говорят, что диод закрыт (заперт).

Когда диод открыт, то на нем падает какое-то напряжение.

Это падение напряжения создается протекающим через диод так называемым прямым током и зависит от величины этого тока.

Причем зависимость эта нелинейная.

Конкретное значение падения напряжения в зависимости от протекающего тока можно определить по вольт-амперной характеристике.

Эта характеристика обязательно приводится в полном техническом описании (data sheets, справочных листах).

Например, на распространенном диоде 1N5408, применяемом в компьютерном блоке питания, при изменении тока от 0,2 до 3 А падение напряжения изменяется от 0,6 до 0,9 В. Чем больше протекающий через диод ток, тем больше падение напряжения на нем и, соответственно, рассеиваемая на нем мощность (P = U * I). Чем большая мощность рассеивается на диоде, тем сильнее он греется.

Мостовая схема выпрямления

В компьютерном блоке питания при выпрямлении сетевого напряжения применяется обычно мостовая схема выпрямления – 4 диода, включенные определенным образом.

Если клемма 1 имеет положительный относительно клеммы 2 потенциал, то ток пойдет через диод VD1, нагрузку и диод VD3.

Если клемма 1 имеет отрицательный клеммы 2 потенциал, то ток потечет через диод VD2, нагрузку и диод VD4. Таким образом, ток через нагрузку хоть и меняется по величине (при переменном напряжении), но протекает всегда в одном направлении – от клеммы 3 к клемме 4.

В этом и заключается эффект выпрямления. Если бы не было диодного моста – ток по нагрузке протекал бы в разных направлениях. С мостом же он протекает в одном. Такой ток называется пульсирующим.

В курсе высшей математики доказывается, что пульсирующее напряжение содержит в себе постоянную составляющую и сумму гармоник (частот, кратных основной частоте переменного напряжения 50 Герц). Постоянная составляющая выделяется фильтром (конденсатором большой емкости), который не пропускает гармоники.

Схема выпрямления из двух диодов

Выпрямительные диоды присутствуют и в низковольтной части блока питания. Только схема включения состоит там не из 4-х диодов, а из двух.

Внимательный читатель может спросить: «А почему это используются разные схемы включения? Нельзя ли применить диодный мост и в низковольтной части?»

Можно, но это будет не лучшее решение. В случае диодного моста ток проходит через нагрузку и два последовательно включенных диода.

В случае использования диодов 1N5408 общее падение напряжения на них может составить величину 1,8 В. Это очень немного по сравнению с сетевым напряжением 220 В.

А вот если такая схема будет применена в низковольтной части, то это падение будет весьма заметным по сравнению с напряжениями +3,3, +5 и +12 В. Применение схемы из двух диодов уменьшает потери вдвое, так как последовательно с нагрузкой включен один диод, а не два.

К тому же, ток во вторичных цепях блока питания гораздо больше (в разы), чем в первичной.

Следует отметить, для этой схемы трансформатор должен иметь две одинаковые обмотки, а не одну. Схема выпрямления из двух диодов использует оба полупериода переменного напряжения, также как и мостовая.

Если потенциал верхнего конца вторичной обмотки трансформатора (см схему) положителен по отношению к нижнему, то ток протекает через клемму 1, диод VD1, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD2 в это время заперт.

Если потенциал нижнего конца вторичной обмотки положителен по отношению к верхнему, то ток протекает через клемму 2, диод VD2, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD1 в это время заперт. Получается тот же пульсирующий ток, что и при мостовой схеме.

Теперь давайте покончим со скучной теорией и перейдем к самому интересному – к практике.

Проверка диодов

Для начала скажем, что перед началом проверки диодов, хорошо бы ознакомиться с тем, как работать с цифровым тестером.

Об этом рассказывается в соответствующих статьях здесь, здесь и здесь.

Диод на электрических схемах изображается символически в виде треугольника (стрелочки) и палочки.

Палочка – это катод, стрелочка (она указывает направление тока, т.е. движения положительных зарядов) – анод.

Проверить диодный мост можно цифровым тестером, установив переключатель работы в положении проверки диодов (указатель переключателя диапазонов тестера должен стоять напротив символического изображения диода).

Если присоединить красный щуп тестера к аноду, а черный — к катоду отдельного диода, то диод будет открыт напряжением с тестера.

Дисплей покажет величину 0,5 – 0,6 В.

Если изменить полярность щупов, диод будет заперт.

Дисплей при этом покажет единицу в крайнем левом разряде.

Диодный мост часто имеет символическое обозначение вида напряжения на корпусе (~ переменное напряжение, +, — постоянное напряжение).

Диодный мост можно проверить, установив один щуп на одну из клемм «~», а второй – поочередно на выводы «+» и «-».

При этом один диод будет открыт, а другой закрыт.

Если поменять полярность щупов – то тот диод, который был закрыт, теперь откроется, а другой закроется.

Следует обратить внимание на то, что катод – это плюсовой вывод моста.

Если какой-то из диодов закорочен, тестер покажет нулевое (или очень небольшое напряжение).

Такой мост, естественно, непригоден для работы.

В закоротке диода можно убедиться, если тестировать диоды в режиме измерения сопротивления.

При закороченном диоде тестер покажет небольшое сопротивление в обоих направлениях.

Как уже говорилось, во вторичных цепях используется схема выпрямления из двух диодов.

Но даже на одном диоде падает достаточно большое напряжение по сравнению с выходными напряжениями +12 В, +5 В, +3,3 В.

Токи потребления могут достигать 20 А и более, и на диодах будет рассеиваться большая мощность.

Вследствие этого они будут сильно греться.

Мощность рассеяния уменьшится, если будет меньшим прямое напряжение на диоде.

Поэтому в таких случаях применяют так называемые диоды Шоттки, у которых прямое падение напряжения меньше.

Диоды Шоттки

Диод Шоттки состоит не из двух различных полупроводников, а из металла и полупроводника.

Получающийся при этом так называемый потенциальный барьер будет меньше.

В компьютерных блоках питания применяют сдвоенные диоды Шоттки в трехвыводном корпусе.

Типичным представителем такой сборки является SBL2040. Падение напряжения на каждом из ее диодов при максимальном токе не превысит (по даташиту) 0,55 В. Если проверить ее тестером (в режиме проверки диодов), то он покажет величину около 0,17 В.

Меньшая величина напряжения обусловлена тем, что через диод протекает очень небольшой ток, далекий от максимального.

В заключение скажем, что у диода есть такой параметр, как предельно допустимое обратное напряжение. Если диод заперт – к нему приложено обратное напряжение. При замене диодов надо учитывать эту величину.

Если в реальной схеме обратное напряжение превысит предельно допустимое – диод выйдет из строя!

Диод – важная «железка» в электронике. Чем бы еще мы выпрямляли напряжение?

До встречи на блоге!

Что такое диод для чайников

Устройство, параметры и разновидности диодов

В самом начале радиотехники первым активным элементом была электронная лампа. Но уже в двадцатые годы прошлого века появились первые приборы доступные для повторения радиолюбителями и ставшие очень популярными. Это детекторные приёмники. Более того они выпускались в промышленном масштабе, стоили недорого и обеспечивали приём двух-трёх отечественных радиостанций работавших в диапазонах средних и длинных волн.

Именно в детекторных приёмниках впервые стал использоваться простейший полупроводниковый прибор, называемый вначале детектором и лишь позже получивший современное название – диод.

Диод это прибор, состоящий всего из двух слоёв полупроводника. Это слой “p”- позитив и слой “n”- негатив. На границе двух слоёв полупроводника образуется “p-n” переход. Анодом является область “p”, а катодом зона “n”. Любой диод способен проводить ток только от анода к катоду. На принципиальных схемах он обозначается так.

Как работает полупроводниковый диод.

В полупроводнике “n” типа имеются свободные электроны, частицы со знаком минус, а в полупроводнике типа “p” наличествуют ионы с положительным зарядом, их принято называть «дырки». Подключим диод к источнику питания в обратном включении, то есть на анод подадим минус, а на катод плюс. Между зарядами разной полярности возникает притяжение и положительно заряженные ионы тянутся к минусу, а отрицательные электроны дрейфуют к плюсу источника питания. В “p-n” переходе нет носителей зарядов, и отсутствует движение электронов. Нет движения электронов – нет электрического тока. Диод закрыт.

При прямом включении диода происходит обратный процесс. В результате отталкивания однополярных зарядов все носители группируются в зоне перехода между двумя полупроводниковыми структурами. Между частицами возникает электрическое поле перехода и рекомбинация электронов и дырок. Через “p-n” переход начинает протекать электрический ток. Сам процесс носит название «электронно-дырочная проводимость». При этом диод открыт.

Возникает вполне естественный вопрос, как из одного полупроводникового материала удаётся получить структуры, обладающие различными свойствами, то есть полупроводник “n” типа и полупроводник “p” типа. Этого удаётся добиться с помощью электрохимического процесса называемого легированием, то есть внесением в полупроводник примесей других металлов, которые и обеспечивают нужный тип проводимости. В электронике используются в основном три полупроводника. Это германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs). Наибольшее распространение получил, конечно, кремний, так как запасы его в земной коре поистине огромны, поэтому стоимость полупроводниковых приборов на основе кремния весьма невысока.

При добавлении в расплав кремния ничтожно малого количества мышьяка (As) мы получаем полупроводник “n” типа, а легируя кремний редкоземельным элементом индием (In), мы получаем полупроводник “p” типа. Присадок для легирования полупроводниковых материалов достаточно много. Например, внедрение атомов золота в структуру полупроводника увеличивает быстродействие диодов, транзисторов и интегральных схем, а добавление небольшого числа различных примесей в кристалл арсенида галлия определяет цвет свечения светодиода.

Типы диодов и область их применения.

Семейство полупроводниковых диодов очень большое. Внешне они очень похожи за исключением некоторых групп, которые отличаются конструктивно и по ряду параметров. Наиболее распространены следующие модификации полупроводниковых диодов:

Выпрямительные диоды. Предназначены для выпрямления переменного тока.

Стабилитроны. Обеспечивают стабилизацию выходного напряжения.

Диоды Шоттки. Предназначены для работы в импульсных преобразователях и стабилизаторах напряжения. Например, в блоках питания персональных компьютеров.

Импульсные диоды отличаются очень высоким быстродействием и малым временем восстановления. Они применяются в импульсных блоках питания и в другой импульсной технике. К этой группе можно отнести и туннельные диоды.

СВЧ диоды имеют определённые конструктивные особенности и работают в устройствах на высоких и сверхвысоких частотах.

Диоды Ганна. Они предназначены для генерирования частот до десятков гигагерц.

Лавинно-пролётные диоды генерируют частоты до 180 ГГц.

Фотодиоды имеют миниатюрную линзу и управляются световым излучением. В зависимости от типа могут работать как в инфракрасном, так и в ультрафиолетовом диапазоне спектра.

Светодиоды. Излучают видимый свет практически любой длины волны. Спектр применения очень широк. Рассматриваются как альтернатива электрическим лампам накаливания и других осветительных приборов.

Твёрдотельный лазер так же представляет собой полупроводниковый диод. Спектр применения очень широк. От приборов военного назначения до обычных лазерных указок, которые легко купить в магазине. Его можно обнаружить в лазерных считывателях CD/DVD-плееров, а также лазерных уровнях (нивелирах), используемых в строительстве. Чтобы не говорили сторонники лазерной техники, как ни крути, лазер опасен для зрения. Так что, будьте внимательны при обращении с ним.

Также стоит отметить, что у каждого типа диодов есть и подгруппы. Так, например, среди выпрямительных есть и ультрабыстрые диоды. Могут называться как Ultra-Fast Rectifier, HyperFast Rectifier и т.п. Пример – ультрабыстрый диод с малым падением напряжения STTH6003TV/CW (аналог VS-60CPH03). Это узкоспециализированный диод, который применяется, например, в сварочных аппаратах инверторного типа. Диоды Шоттки являются быстродействующими, но не способны выдерживать больших обратных напряжений, поэтому вместо них применяются ультрабыстрые выпрямительные диоды, которые способны выдерживать большие обратные напряжения и огромные прямые токи. При этом их быстродействие сравнимо с быстродействием диодов Шоттки.

Параметры полупроводниковых диодов.

Параметров у полупроводниковых диодов достаточно много и они определяются функцией, которую те выполняют в конкретном устройстве. Например, в диодах, генерирующих СВЧ колебания, очень важным параметром является рабочая частота, а также та граничная частота, на которой происходит срыв генерации. А вот для выпрямительных диодов этот параметр совершенно не важен.

В импульсных и переключающих диодах важна скорость переключения и время восстановления, то есть скорость полного открытия и полного закрытия. В мощных силовых диодах важна рассеиваемая мощность. Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются.

Но есть параметры, которые считаются важными для всех типов диодов, перечислим их:

U пр. – допустимое напряжение на диоде при протекании через него тока в прямом направлении. Превышать это напряжение не стоит, так как это приведёт к его порче.

U обр. – допустимое напряжение на диоде в закрытом состоянии. Его ещё называют напряжением пробоя. В закрытом состоянии, когда через p-n переход не протекает ток, на выводах образуется обратное напряжение. Если оно превысит допустимое значение, то это приведёт к физическому «пробою» p-n перехода. В результате диод превратиться в обычный проводник (сгорит).

Очень чувствительны к превышению обратного напряжения диоды Шоттки, которые очень часто выходят из строя по этой причине. Обычные диоды, например, выпрямительные кремниевые более устойчивы к превышению обратного напряжения. При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.

I пр. – прямой ток диода. Это очень важный параметр, который стоит учитывать при замене диодов аналогами или при конструировании самодельных устройств. Величина прямого тока для разных модификаций может достигать величин десятков и сотен ампер. Особо мощные диоды устанавливают на радиатор для отвода тепла, который образуется из-за теплового действия тока. P-N переход в прямом включении также обладает небольшим сопротивлением. На небольших рабочих токах его действие не заметно, но вот при токах в единицы-десятки ампер кристалл диода ощутимо нагревается. Так, например, выпрямительный диодный мост в сварочном инверторном аппарате обязательно устанавливают на радиатор.

I обр. – обратный ток диода. Обратный ток – это так называемый ток неосновных носителей. Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.

U стаб. – напряжение стабилизации (для стабилитронов). Подробнее об этом параметре читайте в статье про стабилитрон.

Кроме того следует иметь в виду, что все эти параметры в технической литературе печатаются и со значком “max”. Здесь указывается предельно допустимое значение данного параметра. Поэтому подбирая тип диода для вашей конструкции необходимо рассчитывать именно на максимально допустимые величины.

Принцип работы, основные характеристики полупроводниковых выпрямительных диодов можно рассмотреть используя их вольтамперную характеристику (ВАХ), которая схематично представлена на рисунке 1.

Она имеет две ветви, соответствующие прямому и обратному включению диода.

При прямом включении выпрямительного диода ощутимый ток через него начинает протекать при достижении на диоде определенного напряжения Uоткр . Этот ток называется прямым Iпр . Его изменения на напряжение Uоткр влияют слабо, поэтому для большинства расчетов можно принять его значение:

• 0,7 Вольт для кремниевых диодов,
• 0,3 Вольт – для германиевых.

Естественно, прямой ток диода до бесконечности увеличивать нельзя, при его определенном значении Iпр.макс этот полупроводниковый прибор выйдет из строя. Кстати, существуют две основные неисправности полупроводниковых диодов:

• пробой – диод начинает проводить ток в любом направлении, то есть станет обычным проводником. Причем, сначала наступает тепловой пробой (это состояние обратимо), затем электрический (после этого диод можно смело выбрасывать),
• обрыв – здесь, думаю, пояснения излишни.

Если диод подключить в обратном направлении, через него будет протекать незначительный обратный ток Iобр , которым, как правило, можно пренебречь. При достижении определенного значения обратного напряжения Uобр обратный ток резко увеличивается, прибор, опять же, выходит из строя.

Числовые значения рассмотренных параметров для каждого типа диода индивидуальны и являются его основными электрическими характеристиками. Должен заметить, что существует ряд других параметров (собственная емкость, различные температурные коэффициенты и пр.), но для начала хватит перечисленных.

Здесь предлагаю закончить с чистой теорией и рассмотреть некоторые практические схемы.

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИОДОВ

Для начала давайте рассмотрим как работает диод в цепи постоянного (рис.2) и переменного (рис.3) тока, что следует учитывать при том или ином включении диодов.

Uн=U-Uоткр – см. начало статьи. Иногда величиной Uоткр можно пренебречь, бывают случаи, когда ее необходимо учитывать, например при расчете схемы подключения светодиода.

При включении диода в цепь переменного тока, помимо прочего, на нем периодически возникает обратное напряжение Uобр . Имейте в виду, следует учитывать его амплитудное значение (Для Uпр , кстати, тоже). Например, для бытовой электрической сети привычное всем напряжение 220В является действующим, а его амплитудное значение составляет 380В. Подробнее про это можно посмотреть на этой странице.

Это самое основное, про что надо помнить.

Теперь – несколько схем подключения диодов, часто встречающихся на практике.

Вне всякого сомнения, лидером здесь является мостовая схема диодов, используемая во всевозможных выпрямителях (рисунок 4). Выглядеть она может по разному, принцип действия одинаков, думаю из рисунка все ясно. Кстати, последний вариант – условное обозначение диодного моста в целом. Применяется для упрощения обозначения двух предыдущих схем.

Далее несколько менее очевидных схем (для постоянного тока):

1. Диоды могут выступать как «развязывающие» элементы. Управляющие сигналы Упр1 и Упр2 объединяются в точке А , причем взаимное влияние их источников друг на друга отсутствует. Кстати, это простейший вариант реализации логической схемы «или».
2. Защита от переполюсовки (жаргонное – «защита от дураков»). Если существует возможность неправильного подключения полярности напряжения питания эта схема защищает устройство от выхода из строя.
3. Автоматический переход на питание от внешнего источника. Поскольку диод «открывается», когда напряжение на нем достигнет Uоткр , то при Uвнеш питание осуществляется от внутреннего источника, иначе – подключается внешний.

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Все мы прекрасно знаем что такое полупроводниковый диод, но мало кто из нас знает о принципе работы диода, сегодня специально для новичков я поясню принцип его работы. Диод как известно одной стороной хорошо пропускает ток, а в обратном направлении – очень плохо. У диода есть два вывода – анод и катод. Ни один электронный прибор не обходится без применения диодов. Диод используют для выпрямлении переменного тока, при помощи диодного моста который состоит из четырех диодов, можно превратить переменной ток в постоянный, или с использованием шести диодов превратить трехфазовое напряжение в однофазовое, диоды применяются в разнообразных блоках питания, в аудио – видео устройствах, практически повсюду. Тут можно посмотреть фотографии некоторых видов диодов.

На выходе диода можно заметить спад начального уровня напряжения на 0,5-0,7 вольт. Для более низковольтных устройств по питанию используют диод шоттки, на таком диоде наблюдается наименьший спад напряжения – около 0,1В. В основном диоды шоттки используют в радио передающих и приемных устройствах и в других устройствах работающих в основном на высокой частоте. Принцип работы диода с первого взгляда достаточно простой: диод – полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью электрического тока.

Вывод диода подключенный к положительному полюсу источника питания называют анодом, к отрицательному – катодом. Кристалл диода в основном делают из германия или кремния одна область которого обладает электропроводимостью п – типа, то есть дырочная, которая содержит искуственно созданный недостаток электронов, друггая – проводимости н – типа, то есть содержит избыток электронов, границу между ними называют п – н переходом, п – в латыни первая буква слова позитив, н – первая буква в слове негатив. Если к аноду диода подать положительное напряжение, а к катоду отрицательное – то диод будет пропускать ток, это называют прямым включением, в таком положении диод открыт, если подать обратное – диод ток пропускать не будет, в таком положении диод закрыт, это называют обратным подключением.

Обратное сопротивление диода очень большое и в схемах его принимают ка диэлектрик (изолятор). Продемонстрировать работу полупроводникового диода можно собрать простую схему которая состоит из источника питания, нагрузки (например лампа накаливания или маломощный электрический двигатель) и самого полупроводного диода. Последовательно подключаем все компоненты схемы, на анод диода подаем плюс от источника питания, последовательно диоду, то есть к катоду диода подключаем один конец лампочки, другой конец той же лампы подключаем к минусу источника питания. Мы наблюдаем за свечением лампы, теперь перевернем диод, лампа уже не будет светится поскольку диод подключен обратно, переход закрыт. Надеюсь каким то образом это вам поможет в дальнейшем, новички – А. Касьян (АКА).

Обсудить статью ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИОДА

Самой первой конструкцией новичков является мигалка на двух светодиодах, и основа такой мигалки – мультивибратор.

Мини верстак радиолюбителя своими руками. Удобное приспособление для работы в ограниченном пространстве квартиры.

МИНИ ВЕРСТАК ДЛЯ ДОМА

Подсоединение диода. Что такое диод

Все мы прекрасно знаем что такое полупроводниковый диод, но мало кто из нас знает о принципе работы диода, сегодня специально для новичков я поясню принцип его работы. Диод как известно одной стороной хорошо пропускает ток, а в обратном направлении — очень плохо. У диода есть два вывода — анод и катод. Ни один электронный прибор не обходится без применения диодов. Диод используют для выпрямлении переменного тока, при помощи диодного моста который состоит из четырех диодов, можно превратить переменной ток в постоянный, или с использованием шести диодов превратить трехфазовое напряжение в однофазовое, диоды применяются в разнообразных блоках питания, в аудио — видео устройствах, практически повсюду. Тут можно посмотреть фотографии некоторых .

Потенциометр — это переменный резистор, в основном три соединения. Изменение сопротивления осуществляется путем поворота или нажатия. Символ переключателя и типы потенциометра. Значение, заданное на потенциометре, относится к сопротивлению между двумя внешними соединениями, это фиксировано. Сопротивление между средним портом и одним из двух внешних портов может варьироваться от 0 Ом до указанного значения из-за механического перемещения скользящего контакта.

Диод — это электронный компонент, который позволяет току течь только в одном направлении. Символ переключателя и типы диодов. В зависимости от того, как диод используется в цепи, говорят о прямом или обратном направлении. В прямом направлении сначала должно быть превышено так называемое пороговое напряжение, чтобы ток мог протекать через диод. В обычных кремниевых диодах это около 0, 7 вольт. Это напряжение падает на диод, что приводит к уменьшению напряжения вокруг этих 0, 7 В для оставшихся нагрузок в цепи.

На выходе диода можно заметить спад начального уровня напряжения на 0,5-0,7 вольт. Для более низковольтных устройств по питанию используют диод шоттки, на таком диоде наблюдается наименьший спад напряжения — около 0,1В. В основном диоды шоттки используют в радио передающих и приемных устройствах и в других устройствах работающих в основном на высокой частоте. Принцип работы диода с первого взгляда достаточно простой: диод — полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью электрического тока.

Падение напряжения на диоде. Светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковое устройство, излучающее свет, когда ток течет в прямом направлении через светоизлучающий диод. Светоизлучающие диоды могут излучать свет на разных длинах волн, то есть на разные цвета.

Символ переключателя и дизайн светоизлучающего диода. При использовании светоизлучающего диода соблюдайте правильную полярность — отрицательное соединение светоизлучающего диода можно распознать с помощью уплощения корпуса. Соединительные провода светоизлучающего диода также предоставляют информацию о правильной полярности — длинный провод представляет собой положительное соединение, тем меньше отрицательный.

Вывод диода подключенный к положительному полюсу источника питания называют анодом, к отрицательному — катодом. Кристалл диода в основном делают из германия или кремния одна область которого обладает электропроводимостью п — типа, то есть дырочная, которая содержит искуственно созданный недостаток электронов, друггая — проводимости н — типа, то есть содержит избыток электронов, границу между ними называют п — н переходом, п — в латыни первая буква слова позитив, н — первая буква в слове негатив. Если к аноду диода подать положительное напряжение, а к катоду отрицательное — то диод будет пропускать ток, это называют прямым включением, в таком положении диод открыт, если подать обратное — диод ток пропускать не будет, в таком положении диод закрыт, это называют обратным подключением.

Две характеристики светоизлучающего диода — это его рабочее напряжение и ток, при котором светодиод светит наиболее ярко. Конденсатор может хранить электрический заряд или электрическую энергию. Количество электрического заряда, которое может хранить конденсатор, указывается его мощностью. Единицей мощности является Фарад.

Построены конденсаторы двух электропроводящих поверхностей, между которыми имеется изоляционный слой. При использовании конденсатора в электронной цепи также учитывается вторая характеристика этого компонента — максимальное напряжение, на котором может заряжаться конденсатор. Это обозначено на корпусе отпечатком и должно быть выше напряжения, с которым конденсатор заряжается в электронной цепи.

Обратное сопротивление диода очень большое и в схемах его принимают ка диэлектрик (изолятор). Продемонстрировать работу полупроводникового диода можно собрать простую схему которая состоит из источника питания, нагрузки (например лампа накаливания или маломощный электрический двигатель) и самого полупроводного диода. Последовательно подключаем все компоненты схемы, на анод диода подаем плюс от источника питания, последовательно диоду, то есть к катоду диода подключаем один конец лампочки, другой конец той же лампы подключаем к минусу источника питания. Мы наблюдаем за свечением лампы, теперь перевернем диод, лампа уже не будет светится поскольку диод подключен обратно, переход закрыт. Надеюсь каким то образом это вам поможет в дальнейшем, новички — А. Касьян (АКА).

Символы схемы и конструкции конденсатора. Наиболее распространенными являются три типа конденсаторов: пленочные конденсаторы, керамические конденсаторы и электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы никогда не должны работать с неправильно поляризованным напряжением — существует опасность взрыва!

Транзисторы — это электронные полупроводниковые приборы, которые могут переключать или увеличивать электрические токи без механического движения. Символ переключателя и типы транзисторов. Транзистор имеет три контакта: коллектор С, базу В и эмиттер. Принцип работы транзистора основан на том, что ток между двумя терминалами управляет потоком тока между двумя другими терминалами.

Диод – простейший полупроводниковый или вакуумный прибор, имеющий два контакта. Главное свойство этого элемента – так называемая односторонняя проводимость.

Это означает, что в зависимости от полярности, полупроводник имеет кардинально разную проводимость. Меняя направление тока, можно открывать или закрывать диод. Свойство широко применяется в самых разных областях схемопостроения.

Однако транзистор может использоваться не только как выключатель, который отключается, а от текущего потока от коллектора к эмиттеру, но ток-коллектор-эмиттер зависит от величины тока от базы до эмиттера. Далее также максимальное напряжение, с которым может работать транзистор, и максимальный ток основного тока и тока коллектора является характеристикой транзистора.

Диод — это своего рода текущий обратный клапан. Он пропускает ток только в одном направлении и фиксирует его в другом. Транзисторы могут включать и выключать питание в цепи или непрерывно менять его между этими двумя состояниями. Мы берем батарею как источник энергии, а потребителем — свет. В простой схеме вы включаете и выключаете лампу с помощью переключателя. Вместо переключателя включения вы можете также установить диод. Диоды — очень простые полупроводниковые приборы. При подключении элементов с помощью электрических проводов убедитесь, что кольцо, напечатанное на диоде, указывает на лампу.

Принцип действия следующий:
Радиоэлемент состоит из токового перехода с интегрированными рабочими контактами – анодом и катодом.
Прикладывая к электродам прямое напряжение (анод – положительный, катод – отрицательный), мы открываем переход, сопротивление диода становится ничтожно малым, и через него протекает электрический ток, именуемый прямым.

Когда цепь закрыта, загорается лампочка. Диод означает «два электрода». Это означает анод и катод, два диодных соединения. Сердцем диода является кремниевый полупроводниковый кристалл. В символе стрелка представляет собой анод, перекладиной является катод. В цепи положительный полюс батареи был подключен к наконечнику наконечника диода, и лампа загорелась. Если бы мы включили батарею, отрицательный полюс батареи был бы на аноде. Результат: Лампа остается темной. Поскольку ток не течет, он говорит: диод блокирует.

После повторного включения батареи снова загорается лампочка. Реализация: диод — это своего рода текущий обратный клапан. Известно, что ток течет физически от минус до плюс. На практике, например, при просмотре электронных схем и реальных компонентов, используется «техническое направление тока». Предполагается, что ток протекает от положительного к отрицательному потенциалу напряжения. Это упрощает понимание схем.

Если поменять местами полярность: то есть на анод подать отрицательный потенциал, а на катод – положительный, сопротивление перехода возрастает настолько, что принято считать его стремящимся к бесконечности. Электрический ток (обратный) фактически равен нулю.

Основные разновидности диодов – не полупроводниковые и полупроводниковые

Первый вид широко использовался в эпоху радиоламп, до начала масштабного применения полупроводников. В колбе, являющейся корпусом радиодетали, мог быть специальный газ или вакуум. Надежность и мощность газонаполненных (вакуумных) диодов не вызывает нареканий, однако крупные габариты и необходимость прогрева для выхода на рабочие характеристики, ограничивает применение.

Речь идет о «нормальном» транзисторе, биполярном транзисторе. Транзисторы обычно могут включать и выключать питание в цепи или постоянно менять его между этими двумя состояниями. Поведение транзистора аналогично поведению крана: его можно полностью включить или закрыть. В промежутках между всеми возможными количествами потока воды при частичном открытии и закрытии. В первом случае он передается в транзисторное средство, он действует как коммутатор. Во втором случае он работает как усилитель. Хотя один транзистор может переключаться и управляться, сегодняшние транзисторы производятся только для одной из этих задач.

Для работы требовалось предварительно разогреть один из электродов – катод. После чего внутри лампы возникала электронная эмиссия, и между рабочими электродами протекал ток (в одном направлении).

Вот почему электронный инженер проводит различие между переключающими транзисторами и усилителями. Как и диод, транзистор работает с кремниевыми полупроводниковыми кристаллами. Однако, в отличие от диода, транзистор представляет собой не два, а три слоя или зоны.

Каждая из этих зон имеет свое собственное соединение. С помощью небольшого базового тока контролируется большой рабочий ток. Отношение выходного тока к входному току называется коэффициентом усиления тока транзистора. Это может приблизиться примерно до 100 раз. Диод — это электронный компонент двух терминалов, который позволяет току циркулировать через него только в одном направлении.

Усилитель собран из вакуумных диодов

Полупроводниковые диоды. Рабочим элементом является полупроводниковый материал с интегрированными контактами-электродами.

Поскольку кристалл может работать в любых условиях (ток протекает непосредственно в его теле), необходимости помещения в вакуум или особую газовую среду нет. Требуется лишь механическая защита, ибо все полупроводниковые материалы хрупкие.

Диоды являются одним из компонентов, которые могут иметь больше применений в электронике, их задача может состоять в том, чтобы просто защитить зону цепи, по которой мы не хотим, чтобы ток циркулировал в том направлении, которое не должно до полного устранения отрицательной части сигнала, в этом случае они называются выпрямителями. Рассмотрим некоторые примеры этих случаев.

Простой пример: кто никогда не слышал фразу «осторожно положить батареи, если вы положите их назад, это портит?» Эта фраза, столь типичная для пожилых людей, будет во многих случаях верна, многие из компонентов, которые Они используют, чтобы цепи имели полярность, то есть они не равны для подключения к источнику питания. К счастью, избегайте того, что вы действительно можете испортить что-то по ошибке, например, поместив батарею в противоположном направлении, просто установите диод. Таким образом, если мы попытаемся подавать схему с измененной полярностью, диод предотвратит прохождение тока тока, чтобы он не создавал проблем.

Такие детали компактны, для их изготовления требуется меньше материала, да и себестоимость ниже. Поэтому до 95% современной элементной базы – это именно полупроводниковые диоды.

Что такое диод, и для чего он нужен?

Прежде всего, рассмотрим классификацию радиоэлементов. Поскольку вакуумные и газонаполненные диоды являются скорее экзотикой, рассматривать будем лишь полупроводниковые приборы.

Представьте, что схема принадлежит выпрямителю источника питания. Мы получаем переменный ток через вход, то есть, альтернативно, мы получаем ток и положительны для каждого входа. При входе в диодный мост существует только один путь, который может следовать за текущим, а другой, который может следовать только за — независимо от того, какая сторона входит в схему, всегда оставляйте стороной от розетки, которая соответствует вашему знак.

«Нормальными» диодами являются те, которые просто имеют качество пропускания тока только в одном направлении. Обычно они называются просто «диодами», без фамилии. Эти диоды используются в качестве конденсаторов переменной мощности. Когда наоборот, их способность меняется, поскольку они получают напряжение, которое они получают.

Классификация по назначению:

Выпрямительные.
Самый распространенный тип элемента. Применяется для получения постоянного тока из переменного. Для этого применяются специальные выпрямительные схемы – мосты.

Выпрямительные сборки настолько популярны, что они выпускаются сразу в готовом виде, диоды имеют общий корпус и четыре контакта с маркировкой.

До сих пор мы видели, что если мы применяем ток к цепи с диодом, установленным на обратное, этот диод не пропускает ток. Теперь, что произойдет, если мы увеличим напряжение, которое мы применяем к схеме? В нормальном диоде ответ будет немного интересным: ничего. Диод по-прежнему не пропускает ток, и если он больше, чем его компоненты могут поддерживать, он будет гореть. Это то, что отличает их от диода Зенера. Последние ведут себя точно как обычный диод, но могут передавать часть тока, который применяется к ним, как инверсный, если напряжение достаточно высокое.

Детекторные.
Используется способность детали детектировать сигнал. Применяется в основном в радиоприемниках. Многие радиолюбители знакомы с термином «детекторный приемник». Его работа построена на детекторном диоде.

Как следует из названия, это диоды, реагирующие на свет. В отсутствие света они ведут себя как выпрямительные диоды, но наоборот позволяют пропускать ток, если на них падает свет. Есть фотодиоды, чувствительные к разным типам света. Например, кремниевые фотодиоды реагируют на лампу накаливания, а германиевые диоды реагируют на инфракрасный свет. Они также используются для считывания импульсов, управляемых оптическим волокном.

Они, вероятно, наиболее известны и известны широкой публике. Сегодня редко бывает электрическая цепь, у которой нет хотя бы одного из этих светодиодов. Он работает как выпрямительный диод, но имеет характеристику, что, когда ток проходит через него, он излучает свет. Это может быть в видимом спектре или в спектре, который ускользает от нас.

Импульсные.
Исходя из названия, применяются в импульсных схемах.

Смесительные.
Используются в системах преобразования высокочастотных токов в сигналы промежуточной частоты.

Ограничительные.
На них строятся схемы защиты аппаратуры от скачков напряжения.

Умножительные. Их сфера применения – умножители напряжения.

Внутренне диод состоит из двух частей кремния. Эти куски добавляются к этим частям примесей кремния, один из которых, примеси добавляются к другим материалам, так что один положительно заряжен и другой отрицательно. Электрический ток на самом деле является потоком электронов.

Ток не может идти никуда, мы говорим, что диод находится в обратном порядке и Поэтому он не является драйвером. Поскольку это устройство подсвечивается, когда ток проходит через него, очень легко видеть, когда ток проходит, а когда нет. Сборка будет просто следующей.

Генераторные. Используются в генераторах частоты.

Настроечные и параметрические.
Используются в схемах с управляемыми характеристиками, для настройки и поддержания параметров.

В зависимости от назначения, диоды бывают:

• Низкочастотными;
• Высокочастотными;
• Для работы со сверхвысокими частотами (СВЧ).

Классификация конструктивного исполнения:

Диод Шоттки.

В качестве полупроводника используется металл, вместо классического p-n перехода. За счет этого, диод имеет мизерное падение напряжения при прямом токе. Широкое применение такой конструкции ограничено существенным недостатком – при значительном обратном токе диод быстро выходит из строя. Эта особенности учитывается при его проверке.

Как проверить диод Шоттки? Контроль в режиме «проверка диода» может показать положительный результат, даже при пробитом полупроводнике. Необходимо замерять сопротивление между рабочими электродами в прямом и обратном подключении в режиме «прозвонка».

Тестер в одном случае показывает низкое сопротивление, а в другом – бесконечно большое. Такой диод исправен.

При подозрении на «пробой» проведите измерение в диапазоне «20 кОм». Сопротивление обратному току должно быть бесконечно большим. При значении 1-2 кОм – диод неисправен.

Посмотрите видео на тему: «Как проверить диод Шоттки мультиметром».

Стабилитрон.
Способность давать стабильные токи в режиме пробоя – особенность диода, которая применяется в стабилизаторах напряжения. В данном случае конструктивный недостаток применяется как основная характеристика. Как проверить диод-стабилитрон ? Также, как обычный диод. Напряжение тестера не способно организовать пробой с обратным током.

Стабистор.
Назначение такое же, как у стабилитрона, но зависимость напряжения от силы тока тут меньше. Поэтому стабисторы применяются для меньших напряжений.

Диод Ганна.
Эти детали вообще не имеют p-n перехода в полупроводниковом кристалле. Его работа основана на собственных эффектах монокристалла, в отличие от перехода в классическом диоде. Применяется в диапазонах СВЧ. Внимание! Проверка диода мультиметром невозможна. Для этого применяются стенды СВЧ.

Варикап.
Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры.

При попадании световой энергии на чувствительный элемент – в p-n переходе возникает разность потенциалов. Замкнув цепь, мы получаем электрический ток. Принцип фотодиодов применен в солнечных элементах электростанций. Широкое распространение эти элементы получили в датчиках освещенности и движения.

Как проверить фото-диод тестером? Подключиться к электродам в режиме измерения постоянного напряжения и направить не кристалл мощный свет. На шкале появится значение напряжения.

Светодиод.

На этом элементе остановимся подробнее. Элемент работает так же, как обычный полупроводниковый диод. Пропускает ток лишь в одном направлении. Однако его кристалл начинает излучать свет при определенной силе тока. Для усиления яркости, место p-n перехода покрывают люминофором. В результате сила света может достигать десятков люменов на одном кристалле.

Подбирая различные материалы, можно получить любой спектр – от инфракрасного до видимого (разных цветов), и ультрафиолетового.

Как проверить светодиод мультиметром?

Проверка проводимости не отличается от обычного диода. Ток протекает только в одном направлении. А вот светиться диод начинает лишь при превышении напряжения падения. Для однокристальных деталей это диапазон 2,5-3,6 вольта. Убедитесь в том, что ваш тестер имеет питание от 3 вольт и выше.

Подробно о проверке диода и светодиода рассказано в этом видео.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИОДА

   Все мы прекрасно знаем что такое полупроводниковый диод, но мало кто из нас знает о принципе работы диода, сегодня специально для новичков я поясню принцип его работы. Диод как известно одной стороной хорошо пропускает ток, а в обратном направлении — очень плохо. У диода есть два вывода — анод и катод. Ни один электронный прибор не обходится без применения диодов. Диод используют для выпрямлении переменного тока, при помощи диодного моста который состоит из четырех диодов, можно превратить переменной ток в постоянный, или с использованием шести диодов превратить трехфазовое напряжение в однофазовое, диоды применяются в разнообразных блоках питания, в аудио — видео устройствах, практически повсюду. Тут можно посмотреть фотографии некоторых видов диодов. 

   На выходе диода можно заметить спад начального уровня напряжения на 0,5-0,7 вольт. Для более низковольтных устройств по питанию используют диод шоттки, на таком диоде наблюдается наименьший спад напряжения — около 0,1В. В основном диоды шоттки используют в радио передающих и приемных устройствах и в других устройствах работающих в основном на высокой частоте. Принцип работы диода с первого взгляда достаточно простой: диод — полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью электрического тока. 

   Вывод диода подключенный к положительному полюсу источника питания называют анодом, к отрицательному — катодом. Кристалл диода в основном делают из германия или кремния одна область которого обладает электропроводимостью п — типа, то есть дырочная, которая содержит искуственно созданный недостаток электронов, друггая — проводимости н — типа, то есть содержит избыток электронов, границу между ними называют п — н переходом, п — в латыни первая буква слова позитив, н — первая буква в слове негатив. Если к аноду диода подать положительное напряжение, а к катоду отрицательное — то диод будет пропускать ток, это называют прямым включением, в таком положении диод открыт, если подать обратное — диод ток пропускать не будет, в таком положении диод закрыт, это называют обратным подключением. 

   Обратное сопротивление диода очень большое и в схемах его принимают ка диэлектрик (изолятор). Продемонстрировать работу полупроводникового диода можно собрать простую схему которая состоит из источника питания, нагрузки (например лампа накаливания или маломощный электрический двигатель) и самого полупроводного диода. Последовательно подключаем все компоненты схемы, на анод диода подаем плюс от источника питания, последовательно диоду, то есть к катоду диода подключаем один конец лампочки, другой конец той же лампы подключаем к минусу источника питания. Мы наблюдаем за свечением лампы, теперь перевернем диод, лампа уже не будет светится поскольку диод подключен обратно, переход закрыт. Надеюсь каким то образом это вам поможет в дальнейшем, новички — А. Касьян (АКА).

   Форум для начинающих

   Форум по обсуждению материала ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИОДА

Диоды Шотки — это… Что такое Диоды Шотки?

Диоды Шотки

Изображения на схемах

Дио́д Шо́ттки (назван в честь немецкого физика Вальтера Шоттки) — полупроводниковый диод с малым падением напряжения при прямом включении. Диоды Шоттки используют переход металл-полупроводник в качестве барьера Шоттки (вместо p-n перехода, как у обычных диодов). Допустимое обратное напряжение промышленно выпускаемых диодов Шоттки ограничено 250 В (MBR40250 и аналоги), на практике большинство диодов Шоттки применяется в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

Свойства диодов Шоттки

Достоинства

• В то время, как обычные кремниевые диоды имеют прямое падение напряжения около 0,6—0,7 вольт, применение диодов Шоттки позволяет снизить это значение до 0,2—0,4 вольт. Столь малое прямое падение напряжения присуще только диодам Шоттки с максимальным обратным напряжением порядка десятков вольт, выше же падение напряжения становится сравнимым с аналогичным параметром кремниевых диодов, что ограничивает применение диодов Шоттки. Например, для силового диода Шоттки 30Q150 с максимально возможным обратным напряжением (150 В) при прямом токе 15 А падение напряжение нормируется на уровне от 0,75 В (T = 125 °C) до 1,07 В (T = −55 °C).
• Барьер Шоттки также имеет меньшую электрическую ёмкость перехода, что позволяет заметно повысить рабочую частоту. Это свойство используется в интегральных микросхемах, где диодами Шоттки шунтируются переходы транзисторов логических элементов. В силовой электронике малая ёмкость перехода (то есть малое время восстановления) позволяет строить выпрямители на частоты в сотни кГц и выше. Например, диод MBR4015 (15 В, 40 А), оптимизированный под высокочастотное выпрямление, нормирован для работы при dV/dt до 1000 В/мс.
• Благодаря лучшим временны́м характеристикам и малым ёмкостям перехода выпрямители на диодах Шоттки отличаются от традиционных диодных выпрямителей пониженным уровнем помех, поэтому они предпочтительны в традиционных трансформаторных блоках питания аналоговой аппаратуры.

Недостатки

• при кратковременном превышении максимального обратного напряжения диод Шоттки необратимо выходит из строя (КЗ — короткое замыкание), в отличие от кремниевых диодов, которые переходят в режим обратного пробоя, и при условии непревышения рассеиваемой на диоде максимальной мощности, после падения напряжения диод полностью востанавливает свои свойства.
• диоды Шоттки характеризуются повышенными (относительно обычных кремниевых диодов) обратными токами, возрастающими с ростом температуры кристалла. Для вышеупомянутого 30Q150 обратный ток при максимальном обратном напряжениии изменяется от 0,12 мА при +25 °C до 6,0 мА при +125 °C. У низковольтных диодов в корпусах ТО220 обратный ток может превышать сотни миллиампер (MBR4015 — до 600 мА при +125 °C). При неудовлетворительных условиях теплоотвода положительная обратная связь по теплу в диоде Шоттки приводит к его катастрофическому перегреву.

Номенклатура диодов Шоттки

Диоды Шоттки — составные части современных дискретных полупроводниковых приборов:

• МОП-транзисторы со встроенным обратным диодом Шоттки (впервые выпущены компанией International Rectifier под торговой маркой FETKY в 1996) — основной компонент синхронных выпрямителей. В отличие от обычного МОП-транзистора, обратный диод которого отличается высоким прямым падением напряжения и посредственными временны́ми характеристиками, использование обратного диода Шоттки позволяет строить силовые синхронные выпрямители с частотой преобразования в сотни кГц и выше. Существуют приборы этого класса со встроенными драйверами затворов и устройствами управления синхронным выпрямлением.

• Так называемые ORing-диоды и ORing-сборки — силовые диоды и диодные сборки, применяемые для объединения параллельных источников питания общей нагрузки в устройствах повышенной надёжности (логическое ИЛИ по питанию). Отличаются особо низким, нормируемым прямым падением напряжения. Например, специализированный миниатюрный диод MBR140 (30 В, 1 А) при токе 100 мА имеет прямое падение напряжения не более 360 мВ при +25 °C и 300 мВ при +85 °C. ORing-диоды характеризуются относительно большой плошадью P-N перехода и низкими удельными плотностями тока.

Электроника

 

Wikimedia Foundation. 2010.

устройство и принцип действия разных видов, работа в схемах

Диод — это элемент, имеющий различную проводимость. Такое его свойство имеет применение в различных электротехнических и радиоэлектронных схемах. На его основе создаются устройства, имеющие применение в различных областях.

Типы диодов: электровакуумные и полупроводниковые. Последний тип в настоящее время применяется в подавляющем большинстве случаев. Никогда не будет лишним знать о том, как работает диод, для чего он нужен, как обозначается на схеме, какие существуют типы диодов, применение диодов разных видов.

Электровакуумные диоды

Приборы этого типа выполнены в виде электронных ламп. Лампа выглядит как стеклянный баллон, внутрь которого помещены два электрода. Один из них анод, другой катод. Они находятся в вакууме. Конструктивно анод выполнен в виде тонкостенного цилиндра. Внутри расположен катод. Он имеет обычно цилиндрическую форму. Изолированная нить накала проложена внутри катода. Все элементы имеют выводы, которые соединены со штырьками (ножками) лампы. Ножки лампы выведены наружу.

Принцип работы

При прохождении электрического тока по спирали она нагревается и разогревает катод, внутри которого находится. С поверхности разогретого катода электроны, покинувшие его, без дополнительного ускоряющего поля накапливаются в непосредственной близости от него. Часть из них затем обратно возвращается на катод.

При подаче на анод положительного напряжения электроны, испускаемые катодом, устремляются к нему, создавая анодный ток электронов.

Катод обладает пределом эмиссии электронов. При достижении этого предела анодный ток стабилизируется. Если на анод подать небольшое отрицательное напряжение по отношению к катоду, то электроны прекратят своё движение.

Материал катода, из которого он изготовлен, обладает высокой степенью эмиссии.

Вольт- амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ диодов этого типа графически показывает зависимость тока анода от прямого напряжения, приложенного к выводам катода и анода. Она состоит из трёх участков:

• Медленное нелинейное нарастание тока;
• Рабочая часть характеристики;
• Область насыщения тока анода.

Нелинейный участок начинается после области отсечки анодного тока. Его нелинейность связана с небольшим положительным потенциалом катода, который покинули электроны при его разогреве нитью накала.

Активный участок определяет из себя почти вертикальную линию. Он характеризует зависимость анодного тока от возрастающего напряжения.

Участок насыщения представляет собой линию постоянного значения тока анода при увеличивающемся напряжении между электродами лампы. Электронную лампу на этом участке можно сравнить с проводником электрического тока. Эмиссия катода достигла своего наивысшего значения.

Полупроводниковые диоды

Свойство p — n перехода пропускать электрический ток одного направления нашло применение при создании приборов этого типа. Прямое включение — это подача на n -область перехода отрицательного потенциала, по отношению к p -области, потенциал которой положительный. При таком включении прибор находится в открытом состоянии. При изменении полярности приложенного напряжения он окажется в запертом состоянии, и ток сквозь него не проходит.

Классификацию диодов можно вести по их назначению, по особенностям изготовления, по типу материала, используемого при его изготовлении.

В основном для изготовления полупроводниковых приборов используются пластины кремния или германия, которые имеют электропроводность n -типа. В них присутствует избыток отрицательно заряженных электронов.

Применяя разные технологии изготовления, можно на выходе получить точечные или пластинчатые диоды.

При изготовлении точечных приборов к пластинке n -типа приваривают заострённый проводник (иглу). На его поверхность нанесена определённая примесь. Для германиевых пластин игла содержит индий, для кремниевых пластин игла покрыта алюминием. В обоих случаях создаётся область p — n перехода. Её форма напоминает полусферу (точку).

Для плоскостных приборов применяют метод диффузии или сплавления. Площадь переходов, получаемых таким методом, варьируется в широких пределах. От её величины зависит в дальнейшем назначение изделия. К областям p — n перехода припаивают проволочки, которые в виде выводов из корпуса готового изделия используют при монтаже различных электрических схем.

На схемах полупроводниковые диоды обозначаются в виде равностороннего треугольника, к верхнему углу которого присоединена вертикальная черта, параллельная его основанию. Вывод черты называется катодом, а вывод основания треугольника анодом.

Прямым называется такое включение, при котором положительный полюс источника питания соединён с анодом. При обратном включении «плюс» источника подключается к катоду.

Вольт- амперная характеристика

ВАХ определяет зависимость тока, протекающего через полупроводниковый элемент, от величины и полярности напряжения, которое приложено к его выводам.

В области прямых напряжений выделяют три области: небольшого прямого тока и прямого рабочего тока через диод. Переход из одной области в другую происходит при достижении прямым напряжением порога проводимости. Эта величина составляет порядка 0,3 вольт для германиевых диодов и 0,7 вольт для диодов на основе кремния.

При приложении к выводам диода обратного напряжения ток через него имеет очень незначительную величину и называется обратным током или током утечки. Такая зависимость наблюдается до определённого значения величины обратного напряжения. Оно называется напряжением пробоя. При его превышении обратный ток нарастает лавинообразно.

Предельные значения параметров

Для полупроводниковых диодов существуют величины их параметров, которые нельзя превышать. К ним относятся:

• Максимальный прямой ток;
• Максимальное обратное напряжение пробоя;
• Максимальная мощность рассеивания.

Полупроводниковый элемент может выдержать прямой ток через него ограниченной величины. При его превышении происходит перегревание p-n перехода и выход его из строя. Наибольший запас по этому параметру имеют плоскостные силовые приборы. Величина прямого тока через них может достигать десятков ампер.

Превышение максимального значения напряжения пробоя может превратить диод, имеющий однонаправленные свойства, в обычный проводник электрического тока. Пробой может иметь необратимый характер и варьируется в широких пределах, в зависимости от конкретного используемого прибора.

Мощность — это величина, напрямую зависящая от тока и напряжения, которое приложено при этом к выводам диода. Как и превышение максимального прямого тока, превышение предельной мощности рассеивания приводит к необратимым последствиям. Диод просто выгорает и перестаёт выполнять своё предназначение. Для предотвращения такой ситуации силовые приборы устанавливают приборы на радиаторы, которые отводят (рассеивают) избыток тепла в окружающую среду.

Виды полупроводниковых диодов

Свойство диода пропускать ток в прямом направлении и не пропускать его в обратном нашло применение в электротехнике и радиотехнике. Разработаны и специальные виды диодов для выполнения узкого круга задач.

Выпрямители и их свойства

Их применение основано на выпрямительных свойствах этих приборов. Их используют для получения постоянного напряжения путём выпрямления входного переменного сигнала.

Одиночный выпрямительный диод позволяет получить на его выходе пульсирующее напряжение положительной полярности. Используя их комбинацию, можно получить форму выходного напряжения, напоминающую волну. При использовании в схемах выпрямителей дополнительных элементов, таких как электролитические конденсаторы большой емкости и катушки индуктивности с электромагнитными сердечниками (дроссели), на выходе устройства можно получить постоянное напряжение, напоминающее напряжение гальванической батареи, столь необходимое для работы большинства аппаратуры потребителя.

Полупроводниковые стабилитроны

Эти диоды имеют ВАХ с обратной ветвью большой крутизны. То есть, приложив к выводам стабилитрона напряжение, полярность которого обратная, можно с помощью ограничительных резисторов ввести его в режим управляемого лавин пробоя. Напряжение в точке лавинного пробоя имеет постоянное значение при значительном изменении тока через стабилитрон, величину которого ограничивают в зависимости от применённого в схеме прибора. Так получают эффект стабилизации выходного напряжения на нужном уровне.

Технологическими операциями при изготовлении стабилитронов добиваются различных величин напряжения пробоя (напряжения стабилизации). Диапазон этих напряжений (3−15) вольт. Конкретное значение зависит от выбранного прибора из большого семейства стабилитронов.

Принцип работы детекторов

Для детектирования высокочастотных сигналов применяют диоды, изготовленные по точечной технологии. Задача детектора состоит в том, чтобы ограничить одну половину модулированного сигнала. Это позволяет в последующем с помощью высокочастотного фильтра оставить на выходе устройства только модулирующий сигнал. Он содержит звуковую информацию низкой частоты. Этот метод используется в радиоприёмных устройствах, принимающих сигнал, модулированный по амплитуде.

Особенности светодиодов

Эти диоды характеризуются тем, что при протекании через них тока прямого направления кристалл испускает поток фотонов, которые являются источником света. В зависимости от типа кристалла, применённого в светодиоде, спектр света может находиться как в видимом человеческим глазом диапазоне, так и в невидимом. Невидимый свет — это инфракрасное или ультрафиолетовое излучение.

При выборе этих элементов необходимо представлять цель, которую необходимо достигнуть. К основным характеристикам светодиодов относятся:

• Потребляемая мощность;
• Номинальное напряжение;
• Ток потребления.

Ток потребления светодиода, применяемого для индикации в устройствах широкого применения, не более 20 мА. При таком токе свечение светодиода является оптимальным. Начало свечения начинается при токе, превышающем 3 мА.

Номинальное напряжение определяется внутренним сопротивлением перехода, которое является величиной непостоянной. При увеличении тока через светодиод сопротивление постепенно уменьшается. Напряжение источника питания, используемое для питания светодиода, необходимо применять не меньше напряжения, указанного в паспорте на него.

Потребляемая мощность — это величина, зависящая от тока потребления и номинального напряжения. Она увеличивается при увеличении величин, её определяющих. Следует учесть, что мощные световые диоды могут иметь в своём составе 2 и даже 4 кристалла.

Перед другими осветительными приборами светодиоды имеют неоспоримые преимущества. Их можно перечислять долго. Основными из них являются:

• Высокая экономичность;
• Большая долговечность;
• Высокий уровень безопасности из-за низких питающих напряжений.

К недостатку их эксплуатации относится необходимость наличия дополнительного стабилизированного источника питания постоянного тока, а это увеличивает стоимость.

Принцип работы диодов для чайников

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

1. Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
2. Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
4. В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
3. Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

1. Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
2. Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

1. Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
2. Попадание электронов в проводимую зону.
3. Резкое повышение температуры.
4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Статья была полезна?

0,00 (оценок: 0)

Что такое диоды? Проверка диодов и их применение

Диоды — это электронные компоненты устройства, которые позволяют току более легко и плавно течь через любое устройство в определенном направлении. Он имеет два электрода, один известен как Анод , а другой — Катод. Полупроводниковые материалы , такие как Кремний и Германий , используются для производства диодов.

Использование диодов

Диоды используются для различных целей, например:

• Выпрямитель
• Регулятор напряжения
• Коммутаторы
• Осцилляторы
• Ограничители, модуляторы и демодуляторы сигналов.

Существует большое количество полупроводниковых диодов различных номиналов, которые используются в электронных схемах в соответствии с требованиями. Диоды бывают разной формы, размера и цвета.

На рисунке ниже показана форма диода BY 127 , который может безопасно пропускать прямой ток 1 А с пиковым обратным напряжением 1000 В. Он зеленого цвета, и направление, в котором он может проходить, обозначено символом, как показано на рисунке. В этой же серии есть и другие диоды, такие как BY 118, и т. Д.

На рисунке ниже показана форма диода 1N 4007 :

Он может безопасно пропускать прямой ток 1 А с PIV 100 В. Это черный цвет. На одной стороне напечатана полоса серебристого цвета, которая показывает отрицательный конец (катод) диода. В той же серии другие диоды — 1N 4001, 1N 4002. 1N 4003, 1N 4004 и т. Д. Другой диод той же серии — 1N 5406 , который может пропускать ток 6А с PIV 200 В.

На рисунке ниже показана форма диода OA 79 .Он изготовлен из прозрачного стекла. Красная отметка на корпусе (стрелка) обозначает положительный вывод. Другой диод той же серии — OA 80, OA 85 и т. Д.

На рисунке ниже показана форма силового диода D 1604 N . Он имеет металлический корпус и может выдерживать большую мощность. Он может безопасно пропускать ток 16 А с PIV 400 В. Другой силовой диод — 10 KLR 12 , который может пропускать ток 10 А при PIV 1200 В.

Проверка клемм диодов

Если символ или отметка на корпусе диода, показывающая полярность вывода, отсутствует или стерта, то полярность вывода можно определить с помощью измерителя сопротивления или мультиметра.

На рисунке ниже показано, что полярность выводов батареи, содержащейся в омметре, проявляется на выводах омметра.

Отведение P положительное, а Q отрицательное. Чтобы проверить вывод диода, его подключают к выводам P и Q, как показано на рисунке выше. Если диод проводит, а измеритель дает отклонение, то вывод A диода положительный (анод), а вывод B отрицательный (катод).

Однако, если диод не проводит и в Омметре нет отклонения, выводы диода противоположны, как и раньше.

Как диоды используются в нашей повседневной жизни?

Диод — это электронный компонент с двумя выводами, который проводит электричество только в одном направлении и только тогда, когда к его двум выводам приложена определенная минимальная разность потенциалов или напряжение. Первые диоды использовались для преобразования переменного тока в постоянный и для фильтрации сигнала в радиоприемниках. С тех пор диоды стали повсеместными, они используются для защиты электроники, освещения наших домов и отправки сигналов дистанционного управления.

Базовая структура

Чтобы понять основы использования диода, полезно взглянуть на стандартную структуру диода.Стандартный p-n-диод имеет два полупроводника, которые входят в контакт, образуя интерфейс. Чистые полупроводники не проводят, поэтому добавляются металлические примеси. В одном полупроводнике p-n-диода загрязняющий металл легко отдает электрон; другой также легирован (загрязнен) металлом, который легко принимает электрон. На границе раздела электроны перемещаются из одной стороны в другую, делая атомы, оставленные электронами, положительно заряженными, а принимающие атомы — отрицательными. Это отклонение от нейтралитета происходит только на интерфейсе.Он создает электрическое поле, так что электроны, поступающие от внешнего тока, в основном идут со стороны, принимающей электроны, на сторону, отдающую электроны.

Первые диоды: радио

Это свойство однонаправленности было впервые использовано в радиоприемниках AM. Радиосигнал колеблется взад и вперед, создавая в антенне переменный ток. Перед усилением сигнал необходимо сделать однонаправленным. Следовательно, радиодиод пропускает половину сигнала, перемещая электроны в одном направлении, но не другую половину.Короче говоря, переменный ток превращается в постоянный ток. Затем конденсаторы отфильтровывают высокие частоты, оставляя только аудиосигнал, готовый к усилению.

LED

Если вы подаете напряжение на диод, электроны из электрического тока, движущегося по электрической цепи, будут излучать свет определенной длины волны при присоединении к примеси, которая принимает электрон. Вот как светодиоды (LED) производят свет. Затем электроны перемещаются через границу раздела полупроводников из-за электрического поля между ними, пересекают полупроводник, который отдает электроны, и продолжают движение к задней части источника напряжения, чтобы замкнуть цепь.

Фотодиоды и светочувствительные диоды

Так же, как диоды могут излучать свет, они также могут создавать ток, когда получают его. Эти два типа работают вместе в устройстве дистанционного управления, например, для вашего телевизора. Именно так работают фотоэлектрические панели. Два диода излучают свет от вашего пульта дистанционного управления: один излучает видимый свет, чтобы вы знали, что сигнал отправляется; другой излучает двоичный сигнал на невидимой длине волны (отсюда и необходимость в видимом фотодиоде). Фотоны попадают в электронодонорный полупроводник, освобождая электроны и передавая им кинетическую энергию.Кинетическая энергия может передаваться только в одном направлении, поскольку допускается только одно направление электрического тока. Таким же образом работают солнечные панели, преобразующие солнечные фотоны в электрический ток только в одном направлении.

Защита цепи

Диод может защитить схему от неправильно вставленных батарей. Полярность будет неправильной, но это не повредит схему за диодом, который пропускает только слабый ток. Диоды также играют роль в устройствах защиты от перенапряжения.Так называемые «лавинные» диоды ведут к заземляющему проводу, но они не пропускают постоянный ток из-за своей однонаправленной ориентации. При достаточно высоком напряжении диод пропускает напряжение. Когда скачки напряжения намного превышают рабочие уровни, лавинный диод открывается и пропускает дополнительное напряжение через заземляющий провод.

Что такое диоды? — Новости о хранении энергии, батареях, изменении климата и окружающей среде

Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет протекать электрическому току в одном направлении, но блокирует прохождение электрического тока в другом направлении.В этом посте мы рассмотрим, как работают диоды, их краткую историю и практическое применение.

Диод — компоненты, символы и внешний вид

Источник изображения: Веб-сайт All About Circuits

Принцип работы

Базовая конструкция диода состоит из материалов N-типа и P-типа, анода, катода и корпуса прибора, который обычно состоит из стекла и пластмассы. Материал N-типа имеет свободные электроны, которые перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную.В материале P-типа есть отверстия, которые кажутся движущимися (когда движутся свободные электроны) из положительно заряженной области в отрицательно заряженную. При отсутствии напряжения электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями. В этом состоянии между материалами N-типа и P-типа образуется зона истощения .

Зона истощения, образованная при Нет напряжения Состояние

Движущиеся дырки и электроны в точке Прямое смещение Состояние

Изображения Источник: Сайт HowStuffWorks

При подаче электрического тока, когда N-тип подключен к отрицательной клемме батареи, а P-тип — к положительной клемме, электроны в N-типе перемещаются к положительному электроду, в то время как отверстия в P-типе перейти к отрицательному электроду.Зона обеднения исчезает, и через диод течет электрический ток. В этом состоянии диод смещен в прямом направлении. Кремниевый диод может быть смещен в прямом направлении, подавая 0,7 В, в то время как диод из германия требует только 0,3 В. Когда полярность питания изменена, диод N-типа подключен к положительной клемме, а P-типа — к отрицательной, диод блокирует весь приложенный к нему электрический ток. В этой ситуации зона обеднения увеличивается и диод имеет обратное смещение .

Краткая история

Есть два типа диодов, которые послужили основой для более сложных диодов, которые мы используем сегодня. Одним из них является термоэмиссионный диод (также известный как вакуумная лампа), который был изобретен и запатентован Джоном Амброузом Флемингом 16 ноября 1904 года. Изобретение Флеминга основано на принципе Томаса Эдисона, известном как «эффект Эдисона» во время его открытия углерода накаливания лампочки.

Второй тип диодов — это твердотельный диод (также известный как полупроводниковый диод).Карл Фердинанд Браун первым открыл и запатентовал так называемый кристаллический выпрямитель в 1899 году. Кристаллы, благодаря их выпрямляющим свойствам, составляют диод. Это привело к разработке германиевых диодов в 1950-х годах лабораторией Bell Laboratories для приложений передачи микроволн.

Типы и применения

Типы диодов

Источник изображения: Веб-сайт CDS Electronics

Существуют разные типы диодов, которые используются в разных приложениях.Диоды обычно используются в выпрямительной цепи, устройстве, которое преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Светодиоды (LED) широко используются в бытовой электронике, такой как телевидение. К другим типам диодов относятся стабилитроны, фотодиоды, диоды Шоттки, Ганна и PIN-диоды, которые используются в самых разных приложениях.

Статьи по теме:

Что такое электрический ток?

Что такое выпрямитель?

Что такое анод батареи?

Что такое катод батареи?

Что такое диоды? | Полупроводник

Что такое диоды?

p-n-переход, созданный на кремнии с помощью электродов, представляет собой диод.Диоды, использующие p-n переход, называются обычными выпрямительными диодами. Обычные выпрямительные диоды с улучшенными характеристиками переключения называются быстровосстанавливающимися диодами (FRD), которые отличаются от обычных выпрямительных диодов.
Диод, в котором вместо полупроводника p-типа используется металл, называется диодом с барьером Шоттки (SBD).

Прямое смещение

Когда напряжение подается (в прямом направлении) от A к K, течет ток.
В это время между A и K возникает прямое напряжение V _F . Потеря мощности возникает из-за V _F , и меньшее напряжение V _F является идеальным.

Обратное смещение

Даже если напряжение приложено (в обратном направлении) от K к A, ток не течет.
Однако на самом деле протекает небольшой обратный ток I _R . Потеря мощности происходит из-за I _R , и меньший I _R идеален.

Планарный тип и тип Mesa

Структура диодной микросхемы

Реальный чип состоит из тонкого p-слоя и толстого n-слоя.

n– layer:
Поскольку концентрация примесей мала, обедненный слой легче растет при наличии обратного напряжения.
Эта концентрация и толщина определяют необходимое выдерживаемое напряжение.
слой n +:
Концентрация примесей высока, что облегчает прохождение тока.
Толщина пластины должна быть достаточной для сохранения прочности пластины.

При подаче обратного напряжения

На реальном кристалле используется защитное покрытие для выдерживания напряжения, потому что конец кристалла оголен, и ток легче течет в области от p до n + вдоль торцевой поверхности, что снижает его способность выдерживать напряжение. Необходимо разработать метод добавления защитной пленки перед нарезкой кубиками, поскольку добавление защитной пленки после нарезания кубиками нецелесообразно.

Существует два типа структур для добавления защитной пленки перед нарезкой стружки

Планарный тип

Нет необходимости делать канавку на плоском типе, но стружка становится больше и процесс диффузии также усложняется.

Тип Mesa

Процесс создания канавки требуется на типе мезы, но стружка становится меньше, и процесс диффузии также прост.

Основные характеристики диода

Статические характеристики диода

Падение напряжения, возникающее при протекании прямого тока I _F , называется прямым напряжением V _F , и меньшее значение V _F является идеальным.
Кроме того, небольшой ток, который протекает при приложении обратного напряжения V _R , называется обратным током I _R , и меньший ток I _R является идеальным.

Динамические характеристики диода (коммутационные характеристики)

Как показано на рисунках ниже, когда состояние диода изменяется с текущего на внезапное обратное смещение, происходит большой выброс обратного тока. Этот ток называется током восстановления, а время, в течение которого протекает ток восстановления, называется временем обратного восстановления trr.

Меньший trr идеален, потому что ток восстановления вызывает шум или потерю мощности.

Типы диодов

p-n переход	Общие выпрямительные диоды Диоды быстрого восстановления (FRD)
Соединение Шоттки типа	Диоды с барьером Шоттки (SBD)

Обычно все диоды представляют собой диоды с p-n переходом.
Однако диоды с p-n переходом имеют и некоторые недостатки. Чтобы компенсировать эти недостатки, были разработаны диоды с быстрым восстановлением (FRD) и диоды с барьером Шоттки (SBD). Тем не менее, нет специального названия для диодов с p-n переходом, поэтому их называют обычными выпрямительными диодами.

На основе кремния

Выбор и использование диодов в импульсных силовых цепях

Использование и применение диодов

В этом руководстве по диодам мы увидим некоторые из общих применений диодов.Как простейший полупроводниковый компонент диод находит широкое применение в современных электронных системах. Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент в качестве важного устройства для достижения требуемого результата.

Введение

Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, действует как односторонний переключатель. Диод изготовлен из материалов типа P и N и имеет два вывода: анод и катод. Этим устройством можно управлять, контролируя напряжение, подаваемое на эти клеммы.

Когда напряжение, приложенное к аноду, является положительным по отношению к катоду, говорят, что диод находится в прямом смещении. Если напряжение, приложенное к диоду, превышает пороговый уровень (обычно оно составляет ≈0,6 В для кремниевых диодов), то диод действует как короткое замыкание и пропускает ток.

Если полярность напряжения изменяется, то есть катод становится положительным по отношению к аноду, то говорят, что он находится в режиме обратного смещения и действует как разомкнутая цепь. В результате через него не протекает ток.

Области применения диодов включают системы связи в качестве ограничителей, ограничителей, вентилей; компьютерные системы как логические вентили, фиксаторы; системы электроснабжения в виде выпрямителей и инверторов; телевизионные системы в качестве фазовых детекторов, ограничителей, фиксаторов; схемы радара, такие как схемы регулировки усиления, усилители параметров и т. д. Следующее описание кратко описывает различные применения диодов.

Некоторые общие применения диодов

Прежде чем рассматривать различные применения диодов, давайте быстро взглянем на небольшой список общих применений диодов.

• Выпрямители
• Схемы зажима
• Схемы зажима
• Схемы защиты от обратного тока
• В логических воротах
• Умножители напряжения

и многие другие. Теперь давайте разберемся с каждым из этих применений диодов более подробно.

Диод как выпрямитель

Самым распространенным и важным применением диода является преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Используя диоды, мы можем построить различные типы выпрямительных схем.Основными типами этих выпрямительных схем являются полуволновые, двухполупериодные центральные выпрямители и полные мостовые выпрямители. Один или комбинация из четырех диодов используется в большинстве приложений преобразования энергии. На рисунке ниже показана работа диода в выпрямителе.

• Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду. Итак, диод смещен вперед. Это приводит к тому, что ток течет к нагрузке. Поскольку нагрузка резистивная, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания i.е., на нагрузке появится входное синусоидальное напряжение (только положительный цикл). И ток нагрузки пропорционален приложенному напряжению.
• Во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду. Таким образом, диод получает обратное смещение. Следовательно, ток к нагрузке не течет. Цепь размыкается, и на нагрузке не появляется напряжение.
• И напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность, что означает, что выходное напряжение является пульсирующим постоянным током.Часто в этой схеме выпрямления есть конденсатор, подключенный к нагрузке, чтобы производить устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций.

Диоды в схемах ограничения

Схемы ограничения используются в FM-передатчиках, где пики шума ограничены определенным значением, так что из них удаляются лишние пики. Схема ограничителя используется для снятия напряжения, превышающего заданное значение, без нарушения остальной части входного сигнала.

В зависимости от конфигурации диодов в схеме эти ограничители делятся на два типа:

• Series Clipper
• Shunt Clipper

Кроме того, они снова подразделяются на разные типы.

На приведенном выше рисунке показаны клипсаторы положительного ряда и шунтирующие зажимы. И с помощью этих схем ограничителя положительные полупериоды формы волны входного напряжения будут удалены. В ограничителе положительной последовательности во время положительного цикла входа диод смещен в обратном направлении, поэтому напряжение на выходе равно нулю.

Следовательно, положительный полупериод отсекается на выходе. Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении, а отрицательный полупериод появляется на выходе.

В ограничителе положительного шунта диод смещен в прямом направлении в течение положительного полупериода, поэтому выходное напряжение равно нулю, поскольку диод действует как замкнутый переключатель. А во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и действует как разомкнутый переключатель, поэтому на выходе появляется полное входное напряжение. С помощью указанных выше двух диодных ограничителей положительный полупериод входа ограничивается на выходе.

Диоды в схемах ограничения

Цепь фиксатора используется для сдвига или изменения положительного или отрицательного пика входного сигнала до желаемого уровня.Эта схема также называется переключателем уровня или восстановителем постоянного тока. Эти зажимные цепи могут быть положительными или отрицательными в зависимости от конфигурации диода.

В положительной схеме ограничения отрицательные пики поднимаются вверх, поэтому отрицательные пики падают на нулевой уровень. В случае отрицательной схемы ограничения положительные пики фиксируются так, что она толкается вниз, так что положительные пики падают на нулевой уровень.

Посмотрите на схему ниже, чтобы понять применение диодов в схемах ограничения.Во время положительного полупериода входа диод смещен в обратном направлении, поэтому выходное напряжение равно сумме входного напряжения и напряжения конденсатора (учитывая, что конденсатор изначально заряжен). Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении и ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому конденсатор заряжается до пикового значения входного сигнала.

Диоды в логических вентилях

Диоды также могут выполнять цифровые логические операции. Состояния с низким и высоким импедансом логического переключателя аналогичны состояниям прямого и обратного смещения диода соответственно.Таким образом, диод может выполнять логические операции, такие как И, ИЛИ и т. Д. Хотя диодная логика является более ранним методом с некоторыми ограничениями, они используются в некоторых приложениях. Большинство современных логических вентилей основаны на MOSFET.

На рисунке ниже показана логика логического элемента ИЛИ, реализованная с использованием пары диодов и резистора.

В приведенной выше схеме входное напряжение подается на V, и, управляя переключателями, мы получаем логику ИЛИ на выходе. Здесь логическая 1 означает высокое напряжение, а логический 0 означает нулевое напряжение.Когда оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии, оба диода находятся в состоянии обратного смещения, и, следовательно, напряжение на выходе Y равно нулю. Когда какой-либо из переключателей замкнут, диод становится прямым смещением, и в результате выход становится высоким.

Диоды в схемах умножителя напряжения

Умножитель напряжения состоит из двух или более схем диодного выпрямителя, которые включены каскадом для создания выходного постоянного напряжения, равного приложенному входному напряжению. Эти схемы умножителей бывают разных типов, например, удвоитель напряжения, утроитель, учетверитель и т. Д.Используя диоды в сочетании с конденсаторами, мы получаем нечетное или даже кратное входному пиковому напряжению на выходе.

На рисунке выше показана схема полуволнового удвоителя напряжения, выходное напряжение постоянного тока которой вдвое больше, чем пиковое входное напряжение переменного тока. Во время положительного полупериода входа переменного тока диод D1 смещен в прямом направлении, а D2 — в обратном. Таким образом, конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения Vm на входе через диод D1. Во время отрицательного полупериода входа переменного тока D1 смещен в обратном направлении, а D2 — в прямом.Итак, конденсатор C2 начинает заряжаться через D2 и C1. Таким образом, полное напряжение на C2 равно 2Vm.

Во время следующего положительного полупериода диод D2 имеет обратное смещение, поэтому конденсатор C2 разряжается через нагрузку. Точно так же, каскадируя схемы выпрямителя, мы получим несколько значений входного напряжения на выходе.

Диоды с защитой от обратной полярности

Защита от обратной полярности или тока необходима, чтобы избежать повреждений, возникающих из-за неправильного подключения батареи или переполюсовки источника постоянного тока.Это случайное подключение источника питания вызывает прохождение большого тока через компоненты схемы, что может привести к их выходу из строя или, в худшем случае, их взрыву.

Следовательно, защитный или блокирующий диод подключается последовательно с положительной стороной входа, чтобы избежать проблем с обратным подключением.

На рисунке выше показана схема защиты от обратного тока, в которой диод включен последовательно с нагрузкой на положительной стороне источника питания батареи.При правильной полярности подключения диод смещается в прямом направлении и через него протекает ток нагрузки. Но в случае неправильного подключения диод имеет обратное смещение, что не позволяет току течь в нагрузку. Следовательно, нагрузка защищена от обратной полярности.

Диоды для подавления скачков напряжения

В случае катушки индуктивности или индуктивных нагрузок внезапное отключение источника питания создает более высокое напряжение из-за накопленной в нем энергии магнитного поля. Эти неожиданные скачки напряжения могут привести к значительному повреждению остальных компонентов схемы.

Следовательно, диод подключается к катушке индуктивности или индуктивной нагрузке для ограничения больших скачков напряжения. Эти диоды также называются разными именами в разных схемах, таких как демпфирующий диод, обратный диод, подавляющий диод, диод свободного хода и так далее.

На приведенном выше рисунке диод свободного хода подключен к индуктивной нагрузке для подавления скачков напряжения в катушке индуктивности. Когда переключатель внезапно размыкается, в катушке индуктивности возникает скачок напряжения.Следовательно, диод свободного хода создает безопасный путь для прохождения тока, чтобы разрядить напряжение, создаваемое выбросом.

Диоды в солнечных панелях

Диоды, которые используются для защиты солнечных панелей, называются байпасными диодами. Если солнечная панель неисправна, повреждена или затенена опавшими листьями, снегом и другими препятствиями, общая выходная мощность снижается и возникает повреждение горячих точек, поскольку ток остальных элементов должен проходить через этот неисправный или затемненный элемент и вызывать перегрев.Основная функция байпасного диода — защищать солнечные элементы от проблемы нагрева горячей точки.

На рисунке выше показано подключение байпасных диодов в солнечных элементах. Эти диоды подключены параллельно солнечным элементам, тем самым ограничивая напряжение на плохом солнечном элементе и пропуская ток от хороших солнечных элементов во внешнюю цепь. Таким образом, уменьшается проблема перегрева за счет ограничения тока, протекающего через неисправный солнечный элемент.

Заключение

У нас есть несколько важных применений диодов.К ним относятся выпрямители, клиперы, зажимы, умножители напряжения, логические вентили, солнечные панели, защита от обратной полярности и подавление скачков напряжения.

Схема «Классификация» диода | Основы электроники

Диоды

можно классифицировать по функциям схемы, в которой они используются, или, чаще, по форме, которая определяется размером изделий, в которых они будут установлены. Сложность в том, что между ними нет прямой связи, и вы должны постоянно держать их в уме.

Тем не менее, вы можете рассматривать функцию как основу, и поскольку эта функция может поддерживаться множеством различных форм, она может быть далее классифицирована по этим формам.

Классификация по рабочей частоте

Это самая основная классификация. Диоды классифицируются в зависимости от их характеристик и предлагаются в нескольких различных типах, включая выпрямители, переключающие диоды, диоды с барьером Шоттки, стабилитроны (постоянное напряжение) и диоды, предназначенные для высокочастотных приложений.И хотя стабилитроны с постоянным напряжением обычно используются в качестве элементов защиты, с увеличением точности периферийных схем и большей миниатюризацией приложений защиты возникает потребность в элементах защиты TVS, которые обеспечивают более высокую производительность.

Классификация по структуре

Если мы классифицируем по структуре, это позволяет классифицировать по различным конфигурациям диодных элементов. В настоящее время основными конструкциями являются плоские плоские диоды и мезодиоды высокого напряжения пробоя.

Планарный тип

Сегодня наиболее популярным методом создания полупроводникового перехода является формирование окисленного слоя на кремниевой подложке, открытие отверстий в необходимых местах, а затем введение примесей в отверстия для диффузного перехода. Поскольку окисленная мембрана на кремнии устойчива к проникновению примесей, соединения могут быть выполнены только в необходимых местах. Кроме того, участки поверхности кремниевой подложки, где могут возникать переходы, защищены этой окисленной мембраной, что делает структуру очень устойчивой к внешним загрязнениям.

Выпрямитель с диффузным переходом (pn-переход) _※

За счет введения примесей (бора или фосфора) в кремниевый полупроводник путем диффузии тепла (путем проникновения примесей в полупроводник при высоких температурах) этот тип диодов относится к конфигурация, в которой области как p-типа, так и n-типа диффузны с примесями. На стыках образуется барьер, называемый электрическим потенциальным барьером, который производит выпрямление электрического тока.

Диод с барьером Шоттки _※

Диоды с барьером Шоттки используют электрический потенциальный барьер, образующийся на стыке металлов и полупроводников. Знания о том, что выпрямляющие свойства присутствуют на стыках металлов и полупроводников, существуют уже давно, но человеком, который теоретически объяснил это явление, был физик по имени Вальтер Шоттки, и эта структура теперь носит его имя. По сравнению с pn переходом выпрямителя с диффузным переходом, неосновные носители заряда отсутствуют, а время обратного восстановления чрезвычайно короткое.Это обеспечивает превосходную эффективность выпрямления на высоких частотах, низкое прямое напряжение (Vf) и минимальные потери мощности. Вот почему диоды Шоттки часто используются в приложениях для высокочастотного выпрямления.

Mesa Тип

Благодаря структуре, имеющей форму геологической мезы, эта конфигурация допускает очень большие пробойные напряжения (Vr). По этой причине мезодиоды часто используются для выпрямления. Однако даже несмотря на то, что напряжение пробоя может быть очень высоким, поскольку структура вызывает обнажение pn перехода, обратный ток (ток утечки) часто намного больше (хуже), чем у планарных диодов.Для Рома MSR, GSR и RLR являются диодами этой конфигурации.

Классификация по прямому току

При классификации диодов по прямому току (IF) диоды с прямым током (IF) менее 1 ампера называются малосигнальными диодами, а с прямым током (IF) 1 ампер или более — средней мощностью. / Силовые диоды.

Классификация по интеграции

Одной из сильных сторон ROHM является то, что она предлагает диодные матрицы.В отличие от дискретных типов, диодные матрицы представляют собой объединение многих диодов.

Классификация по форме

Диоды бывают разных форм, чтобы соответствовать разным корпусам, типам монтажа и функциям. Двумя основными типами являются свинцовый и поверхностный.

Диоды

Введение в диоды

• Раздел 2.0 Введение в диоды.
• • Обозначения диодных цепей.
• • Ток через диоды.
• • Конструкция диодов.
• • Узел PN.
• • Прямое и обратное смещение.
• • Характеристики диода.
• Раздел 2.1 Кремниевые выпрямители.
• • Маркировка полярности.
• • Параметры выпрямителя.
• Раздел 2.2 Диоды Шоттки.
• • Конструкция диода Шоттки.
• • Потенциал соединения Шоттки.
• • Высокоскоростное переключение.
• • Выпрямители мощности Шоттки.
• • Ограничения по току Шоттки.
• • Защита от перенапряжения.
• Раздел 2.3 Малосигнальные диоды.
• • Конструкция малосигнального диода.
• • Формирование волны.
• • Обрезка.
• • Зажим / восстановление постоянного тока.
• • Приложения HF.
• • Защитные диоды.
• Раздел 2.4 Стабилитроны.
• • Конструкция стабилитрона.
• • Обозначения схем стабилитрона.
• • Эффект Зенера.
• • Эффект лавины.
• • Практические стабилитроны.
• Раздел 2.5 Светодиоды.
• • Работа светодиода.
• • Излучение света.
• • Цвета светодиодов.
• • Расчеты цепей светодиодов.
• • Светодиодные матрицы.
• • Тестирование светодиодов.
• Раздел 2.6 Лазерные диоды.
• • Лазерный свет.
• • Основы атома.
• • Конструкция лазерного диода.
• • Лазерная накачка.
• • Управление лазерным диодом.
• • Лазерные модули.
• • Лазерная оптика.
• • Классы лазерных диодов.
• Раздел 2.7 Фотодиоды.
• • Основы фотодиодов.
• • Приложения.
• • Конструкция лазерного диода.
• • Лазерная накачка.
• • Управление лазерным диодом.
• • Лазерные модули.
• • Лазерная оптика.
• • Классы лазерных диодов.
• Раздел 2.8 Проверка диодов.
• • Неисправности диодов.
• • Проверка диодов с помощью омметра.
• • Определение соединений диодов.
• • Выявление неисправных диодов.
• Раздел 2.9 Тест диодов.
• • Проверьте свои знания о диодах.

Рисунок 2.0.1. Диоды

Введение

Диоды — одни из самых простых, но наиболее полезных из всех полупроводниковых устройств. Многие типы диодов используются в широком спектре приложений. Выпрямительные диоды — жизненно важный компонент в источниках питания, где они используются для преобразования сетевого напряжения переменного тока в постоянное.Стабилитроны используются для стабилизации напряжения, предотвращения нежелательных изменений в подаче постоянного тока в цепи и для подачи точных опорных напряжений для многих схем. Диоды также могут использоваться для предотвращения катастрофического повреждения оборудования с батарейным питанием, когда батареи подключены с неправильной полярностью.

Сигнальные диоды также широко используются при обработке сигналов в электронном оборудовании; они используются для получения аудио- и видеосигналов из передаваемых радиочастотных сигналов (демодуляция), а также могут использоваться для формирования и изменения форм сигналов переменного тока (ограничение, ограничение и восстановление постоянного тока).Диоды также встроены во многие цифровые интегральные схемы, чтобы защитить их от опасных скачков напряжения.

Рис. 2.0.2 Обозначения диодных цепей

Светодиоды

излучают многоцветный свет в очень широком спектре оборудования от простых индикаторных ламп до огромных и сложных видеодисплеев. Фотодиоды также производят электрический ток из света.

Диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, в основном кремния, с добавлением различных соединений (комбинации более чем одного элемента) и металлов в зависимости от функции диода.Ранние типы полупроводниковых диодов были сделаны из селена и германия, но эти типы диодов были почти полностью заменены более современными конструкциями кремния.

На рис. 2.0.1 показаны следующие диоды с общим проводом на концах:

1. Три силовых выпрямителя (мостовой выпрямитель для работы с сетевым (линейным) напряжением и два выпрямительных диода сетевого напряжения).

2. Точечный диод (в стеклянной капсуле) и диод Шоттки.

3. Кремниевый малосигнальный диод.

4. Стабилитроны в корпусе из стекла или черной смолы.

5. Подборка светодиодов. Против часовой стрелки от красного: желтый и зеленый светодиоды, инфракрасный фотодиод, теплый белый светодиод 5 мм и синий светодиод высокой яркости 10 мм.

Обозначения диодных цепей

Диод — это односторонний провод. Он имеет два вывода: анод или положительный вывод и катод или отрицательный вывод. В идеале диод будет пропускать ток, когда его анод сделан более положительным, чем его катод, но предотвращать протекание тока, когда его анод более отрицательный, чем его катод.В условных обозначениях схем, показанных на рис. 2.0.2, катод показан в виде стержня, а анод — в виде треугольника. На некоторых принципиальных схемах анод диода может также обозначаться буквой «а», а катод — буквой «к».

В каком направлении течет диодный ток?

Обратите внимание на рис. 2.0.2, что обычный ток течет от положительной (анодной) клеммы к отрицательной (катодной) клемме, хотя движение электронов (электронный поток) происходит в противоположном направлении, от катода к аноду.

Конструкция кремниевого диода

Рис. 2.0.3 Кремниевый планарный диод

Современные кремниевые диоды обычно производятся с использованием одной из различных версий планарного процесса, который также используется для изготовления транзисторов и интегральных схем. Многослойная конструкция, используемая в методах Silicon Planar, дает ряд преимуществ, таких как предсказуемые характеристики и надежность, а также является преимуществом для массового производства.

Упрощенный планарный кремниевый диод показан на рис.2.0.3. Использование этого процесса для кремниевых диодов позволяет получить два слоя кремния с различным легированием, которые образуют «PN переход». Нелегированный или «собственный» кремний имеет решеточную структуру из атомов, каждый из которых имеет четыре валентных электрона, но кремний P-типа и кремний N-типа легируют путем добавления относительно очень небольшого количества материала, имеющего атомную структуру с тремя валентными электронами (например, бор или алюминий), чтобы получить P-тип, или пять валентных электронов (например, мышьяк или фосфор), чтобы получить кремний N-типа.Эти легированные версии кремния известны как «примесный» кремний. Кремний P-типа теперь имеет нехватку валентных электронов в своей структуре, что также можно рассматривать как избыток «дырок» или носителей положительного заряда, тогда как слой N-типа легирован атомами, имеющими пять электронов в его валентной оболочке и поэтому имеет избыток электронов, которые являются носителями отрицательного заряда.

Диод PN переход

Рис. 2.0.4 Слой истощения диода

Когда кремний P- и N-типа объединяются во время производства, создается переход, где встречаются материалы P-типа и N-типа, и отверстия, расположенные рядом с переходом в кремнии P-типа, притягиваются к отрицательно заряженному материалу N-типа на другой стороне. перехода.Кроме того, электроны, расположенные рядом с переходом в кремнии N-типа, притягиваются к положительно заряженному кремнию P-типа. Следовательно, вдоль перехода между кремнием P- и N-типа создается небольшой естественный потенциал между полупроводниковым материалом P и N с отрицательно заряженными электронами, которые теперь находятся на стороне P-типа перехода, и положительно заряженными дырками на стороне N. соединение. Этот слой носителей заряда противоположной полярности накапливается до тех пор, пока его не станет достаточно, чтобы предотвратить свободное движение любых дальнейших дырок или электронов.Из-за этого естественного электрического потенциала в переходе между слоями P и N в PN-переходе образовался очень тонкий слой, который теперь обеднен носителями заряда и поэтому называется обедненным слоем. Поэтому, когда диод подключен к цепи, ток не может течь между анодом и катодом, пока анод не станет более положительным, чем катод, с помощью прямого потенциала или напряжения (V _F ), по крайней мере, достаточного для преодоления естественного обратного потенциала соединение.Это значение зависит в основном от материалов, из которых сделаны слои P и N диода, и от количества используемого легирования. Различные типы диодов имеют естественный обратный потенциал в диапазоне примерно от 0,1 В до 2 или 3 В. Кремниевые диоды с PN-переходом имеют потенциал перехода от 0,6 до 0,7 В.

Диод прямой проводимости

Рис. 2.0.5 Диод вперед

Проводимость

Когда напряжение, приложенное к аноду, становится более положительным, чем на катоде, на величину, превышающую потенциал обедненного слоя, начинается прямая проводимость от анода к обычному катоду, как показано на рис.2.0.5.

Когда напряжение, приложенное между анодом и катодом, увеличивается, прямой ток сначала увеличивается медленно, поскольку носители заряда начинают пересекать обедненный слой, а затем быстро возрастает примерно по экспоненте. Следовательно, сопротивление диода, когда он «включен» или проводит в режиме «прямого смещения», не равно нулю, а очень мало. Поскольку прямая проводимость увеличивается после преодоления потенциала истощения по примерно следующей экспоненциальной кривой, прямое сопротивление (V / I) незначительно изменяется в зависимости от приложенного напряжения.

Диод с обратным смещением

Рис. 2.0.6 Обратный диод

Смещенный

Когда диод смещен в обратном направлении (анод подключен к отрицательному напряжению, а катод — к положительному), как показано на рис. 2.0.6, положительные отверстия притягиваются к отрицательному напряжению на аноде и от перехода. Точно так же отрицательные электроны притягиваются от перехода к положительному напряжению, приложенному к катоду. Это действие оставляет большую площадь на стыке без каких-либо носителей заряда (положительных дырок или отрицательных электронов) по мере расширения обедненного слоя.Поскольку область перехода теперь обеднена носителями заряда, она действует как изолятор, и по мере того, как более высокие напряжения прикладываются с обратной полярностью, обедненный слой становится еще шире, чем больше носителей заряда удаляется от перехода. Диод не будет проводить ток при приложенном обратном напряжении (обратном смещении), за исключением очень небольшого «обратного тока утечки» (I _R ), который в кремниевых диодах обычно меньше 25 нА. Однако, если приложенное напряжение достигает значения, называемого «обратным напряжением пробоя» (V _RRM ), ток в обратном направлении резко возрастает до точки, где, если ток не ограничен каким-либо образом, диод будет разрушен.

Вольт-амперные характеристики диода

Рис 2.0.7. Типичный диод I / V

Характеристика

Работа диодов, описанная выше, также может быть описана специальным графиком, называемым «характеристической кривой». Эти графики показывают взаимосвязь между фактическими токами и напряжениями, связанными с различными клеммами устройства. Понимание этих графиков помогает понять, как работает устройство.

Для диодов характеристическая кривая называется ВАХ, потому что она показывает взаимосвязь между напряжением, приложенным между анодом и катодом, и результирующим током, протекающим через диод.Типичная ВАХ показана на рис. 2.0.7.

Оси графика показывают как положительные, так и отрицательные значения и поэтому пересекаются в центре. Пересечение имеет нулевое значение как для тока (ось Y), так и для напряжения (ось X). Оси + I и + V (верхняя правая область графика) показывают круто возрастающий ток после области начального нулевого тока. Это прямая проводимость диода, когда анод положительный, а катод отрицательный.