%d0%9f%d1%80%d0%be%d0%b1%d0%b8%d0%b2%d0%bd%d0%be%d0%b5%20%d0%bd%d0%b0%d0%bf%d1%80%d1%8f%d0%b6%d0%b5%d0%bd%d0%b8%d0%b5%20%d0%b4%d0%b8%d0%be%d0%b4%d0%b0 — с русского на все языки

Все языкиАбхазскийАдыгейскийАфрикаансАйнский языкАканАлтайскийАрагонскийАрабскийАстурийскийАймараАзербайджанскийБашкирскийБагобоБелорусскийБолгарскийТибетскийБурятскийКаталанскийЧеченскийШорскийЧерокиШайенскогоКриЧешскийКрымскотатарскийЦерковнославянский (Старославянский)ЧувашскийВаллийскийДатскийНемецкийДолганскийГреческийАнглийскийЭсперантоИспанскийЭстонскийБаскскийЭвенкийскийПерсидскийФинскийФарерскийФранцузскийИрландскийГэльскийГуараниКлингонскийЭльзасскийИвритХиндиХорватскийВерхнелужицкийГаитянскийВенгерскийАрмянскийИндонезийскийИнупиакИнгушскийИсландскийИтальянскийЯпонскийГрузинскийКарачаевскийЧеркесскийКазахскийКхмерскийКорейскийКумыкскийКурдскийКомиКиргизскийЛатинскийЛюксембургскийСефардскийЛингалаЛитовскийЛатышскийМаньчжурскийМикенскийМокшанскийМаориМарийскийМакедонскийКомиМонгольскийМалайскийМайяЭрзянскийНидерландскийНорвежскийНауатльОрокскийНогайскийОсетинскийОсманскийПенджабскийПалиПольскийПапьяментоДревнерусский языкПортугальскийКечуаКвеньяРумынский, МолдавскийАрумынскийРусскийСанскритСеверносаамскийЯкутскийСловацкийСловенскийАлбанскийСербскийШведскийСуахилиШумерскийСилезскийТофаларскийТаджикскийТайскийТуркменскийТагальскийТурецкийТатарскийТувинскийТвиУдмурдскийУйгурскийУкраинскийУрдуУрумскийУзбекскийВьетнамскийВепсскийВарайскийЮпийскийИдишЙорубаКитайский

Все языкиАнглийскийНемецкийНорвежскийКитайскийИвритФранцузскийУкраинскийИтальянскийПортугальскийВенгерскийТурецкийПольскийДатскийЛатинскийИспанскийСловенскийГреческийЛатышскийФинскийПерсидскийНидерландскийШведскийЯпонскийЭстонскийТаджикскийАрабскийКазахскийТатарскийЧеченскийКарачаевскийСловацкийБелорусскийЧешскийАрмянскийАзербайджанскийУзбекскийШорскийРусскийЭсперантоКрымскотатарскийСуахилиЛитовскийТайскийОсетинскийАдыгейскийЯкутскийАйнский языкЦерковнославянский (Старославянский)ИсландскийИндонезийскийАварскийМонгольскийИдишИнгушскийЭрзянскийКорейскийИжорскийМарийскийМокшанскийУдмурдскийВодскийВепсскийАлтайскийЧувашскийКумыкскийТуркменскийУйгурскийУрумскийЭвенкийскийБашкирскийБаскский

Диод. Часть 1 | Электроника для всех

Как то я не особо расписывал эту незатейливую детальку. Ну диод и диод. Система ниппель. Пропускает в одну сторону, не пропускает в другую, чего уж проще. В принципе да, но есть нюансы. О них, да немного о прикидочном выборе данной детальки и будет эта статья.

▌Клапан
В двух словах, в нашей канализационной электрике для сантехников диод это клапан. Вот типа вот такого:

И да, будет большим допущением считать, что клапан пропускает в одну сторону, а не пропускает в другую. На самом деле все несколько сложней. На самом деле у клапана же есть некая упругость пружины, так вот пока прямое давление не преодолеет эту пружину никакого потока не будет, даже в прямом направлении.

Для диода это справедливо в той же мере. Есть у диода такой параметр как падение напряжения. Оно для диодов Шоттки составляет около 0.2…0.4вольт, а для обычных диодов порядка 0.6…0.8 вольт.

Из этого знания следует три простых вывода.

1) Чтобы ток шел через диод напряжение на диоде должно быть выше его падения напряжения.

2) Какой бы ток через диод не шел, на нем всегда будет напряжение примерно равное его падению напряжения (собственно потому его таки зовут). Т.е. сопротивление диода нелинейно и падает с ростом тока.

3) Включая в цепь диод последовательно с нагрузкой, мы потеряем на нагрузке напряжение равное падению напряжения диода. Т.е. если вы в батарейное питание на 4.5 вольт для защиты от переполюсовки поставите диод, то потеряете от батареек 0.7 вольт, что довольно существенно. Ваше устройство перестанет работать гораздо раньше чем реально сядут батарейки. А батареи не будут высажены до конца. В этом случае лучше ставить диод Шоттки. У него падение ниже чем у простого (но есть свои приколы). А лучше вообще полевой транзистор.

До кучи пусть будет еще и график:

Это вольт-амперная характеристика диода. По которой наглядно видно, что открывается он примерно от 0.7 вольт. До этого ток практически нулевой. А потом растет по параболе вверх с ростом напряжения. У резистора ВАХ была бы прямолинейной в прямом соответствии с законом Ома. А в обратку диод не то чтобы не пропускает, но ток там совсем незначительный, доли миллиампера. Но после определенного напряжения диод резко пробивает и он начинает открываться, падение напряжения устанавливается где-то на уровне предела по обратному напряжению, а после и вовсе сгорает. Ведь рост тока, да большое падение напряжения на диоде означают большие тепловые потери (P=U*I). А диод на них не рассчитан. Вот и сгорает обычно он после пробоя. Но если ограничить ток или время воздействия, чтобы тепловая мощность не превышала расчетную, то электрический пробой является обратимым. Но это касается только обычных диодов, не Шоттки. Тех пробивает сразу и окончательно.

А вот и реальная характеристика диода Vishay 1N4001

Прямая ВАХ, показан один квадрант, рабочий. Начинается гдето с 0.6 вольт. При этом ток там мизерный. А дальше, с ростом напряжения, диод начинает резко открываться. На 0.8 вольтах ток уже 0.2А, на 1 вольте уже под 2.5А и так далее, пока не сгорит 🙂

Вот вам и ответ на вопрос почему нельзя светодиоды втыкать последовательно на источник напряжения без токоограничения. Вроде бы падения скомпенсированы, ну что им будет то? А малейшее изменение напряжения вызывает резкое изменение тока. А источники питания никогда не бывают идеальными и разброс по питанию там присутствует всегда. В том числе и от температуры и нагрузки.

И обратная ВАХ, напряжение в процентах от максимального (т.к. даташит на все семейство диодов, от 4001 до 4007 и у них разное обратное напряжение). Тут токи уже в микроамперах и ощутимо зависят от температуры.

▌Выбор диодов. Быстрые прикидки.
В первом приближении у диода нам интересные три параметра — обратное напряжение, предельный ток и падение напряжения.

Т.е. если вы делаете выпрямитель в сетевое устройство, то диод вам хорошо бы вольт на 400, а лучше на 600 пробивного обратного напряжения. Чтобы с хорошим запасом было.

С предельным током все тоже просто. Он должен быть не меньше, чем через него потечет. Лучше чтобы был запас процентов в 30.

Ну, а падение обычно нужно учитывать для малых напряжений, батарейного питания.

Открываем даташит на … пусть это будет 1N4007 (обычный рядовой диод) и ищем искомые параметры. И сразу же видим искомое, табличку предельных значений Maximum Rating или как то так:

I_F(AV) прямой ток. Обозначается всегда как то так. Тут 1А. Предельный ток который этот диод тащит и не дохнет. Импульсно он протаскивает до 30А в течении 8.3мс (I_FSM), скажем заряд конденсаторов через себя переживет.

Предельное обратное напряжение определяется параметрами:
V_RRM — повторяющееся пиковое значение.
V_RMS — действующее значение синусоидального переменного напряжения. На западе принято называть его среднеквадратичным. У нас постепенно тоже приходят к такому обозначению.
V_DC — и просто обратное постоянное напряжение.

Ну, а падение смотрим по графикам в том же даташите под конкретный ток.

Есть еще диоды Шоттки, у них меньше внутренняя емкость и поэтому они во первых гораздо быстрей закрываются, что важно для импульсных преобразователей, работающих на большой частоте. А во вторых, имеют втрое ниже падение напряжение. Но, у них мало обратное пробивное напряжение. Классический диод Шоттки выглядит по даташитам примерно так:

Это 1N5819 стоящий в Pinboard II в преобразователе:

Падение напряжения можно измерить мультиметром, в режиме проверки диодов.

Он показывает падение в вольтах. И это падение обязательно надо учитывать, особенно в слаботочных цепях. Например, развязываете вы диодом какой-нибудь вывод микроконтроллера, с уходящим от него сигналом. Например, чтобы при подключении устройства в контроллер не потекло чего лишнего.

А сам контроллер (МК) должен подавать в устройство ХЗ логическую единицу. И, скажем, дает ее как 3.3 вольта. А если падение диода 0.6 вольт и у вас до Х.З. дойдет не 3.3 вольта, а меньше. А тут возникает вопрос, а воспримет ли Х.З. это как логическую единицу? Корректно ли это будет? Ну и, соответственно, решать проблемы если нет.

Светодиодов все это касается в той же мере. Только у них падение напряжения гораздо выше и зависит от цвета. Также, если хотите правильно вычислить ограничение резистора для светодиода, то измеряете его падение напряжения. Вычитаете из питания падение напряжения светодиода (или светодиодной цепи), а потом по полученному напряжению считаете по закону Ома сопротивление.

Например, имеем светодиод на с падением в 3 вольта. Его номинальный ток 10мА, а источник питания у нас 5 вольт. Итак, 5-3 = 2 вольта. Теперь на эти два вольта надо подобрать резистор, чтобы ток был 10мА. 2 / 0,01=200 ом.

Особенно важно правильно подбирать сопротивления для фонарей разных оптронов и прочих оптических датчиков. Иначе характеристики не предсказуемые.

Поэтому, кстати, нельзя включать светодиоды параллельно с общим токоограничивающим резистором. Т.к. диоды имеют разброс по характеристикам, даже если они из одной партии. А из-за малейшего отличия от соседей разница тока через один диод может быть весьма существенная. В результате один из диодов будет работать с перекалом, перегреется и сгорит. Токоограничивающий резистор ставят на каждый диод.

Во второй части этой статьи, которая уже написана, будет более детально расписаны остальные параметры и почему они образуются, исходя из полупроводниковой конструкции диода. А я пока картинки нарисую…

: определение, символ, работа, характеристики, типы и применение

Привет, ребята! Надеюсь, у вас все хорошо. Сегодня мы рассмотрим электронный компонент под названием Diode. Мы подробно обсудим работу диода, символ, применение и характеристики.

Диод — это электронный компонент, который позволяет току течь только в одном направлении. Он показывает низкое сопротивление в одном направлении и очень высокое сопротивление в противоположном направлении. Тот, кто учился на естественных науках, знает о диодах.Хотя это кажется крошечным компонентом схемы, очевидно, что это правда, но в нем много сложностей, или, можно сказать, это буря в чашке.

Диоды обычно используются в выпрямителях, где они преобразуют сигналы переменного тока в сигналы постоянного тока. Они имеют широкий спектр приложений, включая преобразование мощности, радиомодуляцию, логические вентили, измерения температуры и управление током. Я постараюсь охватить все, что связано с диодами, так что давайте начнем:

Определение диода

• Диод — это 2-контактный базовый дискретный электронный компонент, сделанный из полупроводникового материала, который обеспечивает однонаправленный поток. тока через него, т.е.е он проводит ток только в одном направлении.
• Диод аналогичен клапану однонаправленного потока воды, который позволяет воде течь в одном направлении, но ограничивает ее обратный поток.
• Диод состоит из двух выводов, обозначенных как:
• Эти клеммы подключены к двум областям допирования:
  • Область P-типа.
  • Регион N-типа.
• Область P-типа состоит из положительно заряженных ионов, называемых дырками, а область N-типа состоит из отрицательно заряженных электронов.Подробнее о его конструкции мы поговорим позже.

• В диоде ток течет от анода к катоду (диод действует как замкнутый переключатель), но если ток течет в противоположном направлении (то есть от катода к аноду), диод блокирует его, поэтому мы можно сказать, диод действует как разомкнутый выключатель.

Символ диода

• Символ диода и его реальная упаковка показаны на рисунке ниже:

• Стрелка в символе диода представляет направление тока i.е. ток может течь от анода к катоду.

Конструкция диода

Теперь давайте посмотрим на конструкцию диода:

• Диод обычно состоит из полупроводникового материала, то есть кремния, германия, арсенида галлия и т. Д.
• Два кристалла одного и того же полупроводникового материала (обычно кремния) легированы различными типами примесей, один кристалл пятивалентной примесью, а второй — трехвалентной, для создания двух типов полупроводниковых материалов, названных:
  • Полупроводник P-типа: большинство Носителями заряда являются отверстия (+).
  • Полупроводник N-типа: большинство носителей заряда — электроны (-).
• Когда эти два полупроводника соединяются / сливаются вместе, свободные электроны от N-типа начинают двигаться в сторону области P-типа, в то время как отверстия начинают двигаться в сторону области N-типа.
• На границе этих двух областей электроны соединяются с Дырами и нейтрализуются.
• Эти нейтрализованные атомы создают слой на границе (областей N-типа и P-типа) и останавливают поток электронов и дырок.Этот вновь созданный третий слой / область называется областью истощения .
• Область обеднения очень мала по размеру и действует как барьер для потока носителей заряда (то есть электронов и дырок) из области N-типа в область P-типа.
• Диаграмма ниже даст вам лучшее представление о конструкции диода:

• Как вы можете видеть на приведенном выше рисунке, у нас есть 3 области в конечном диоде с именами:

1. Область N-типа: Заряд большинства Носителями являются электроны (-).
2. Область типа P: носителями заряда являются отверстия (+).
3. Область истощения: без заряда (нейтраль)

• Два электропроводящих электрода / зонда подключены к этим двум областям и называются:
  • Катод: подключен к области N-типа.
  • Анод: подключен к области P-типа.

Вы, должно быть, уже поняли, как устроены диоды? Теперь давайте посмотрим, как работает диод?

Рабочий диод

Как мы обсуждали в предыдущем разделе, когда два полупроводниковых материала объединяются, возникает мгновенный поток носителей заряда, который приводит к созданию обедненной области.Это состояние диода обычно обозначается как Состояние смещения нуля , поскольку ни на один из выводов не подается питание.

В рабочем режиме диод имеет два других состояния смещения, называемых:

• Прямое смещение.
• Обратное смещение.

Диод с прямым смещением

• PN-переход, созданный в центре двух областей, очень мал, но он достаточно мощный, чтобы препятствовать прохождению свободных электронов через него.
• Итак, если бы мы могли предоставить этим электронам некоторую внешнюю энергию, они могли бы преодолеть этот барьер и войти в область P-типа.
• Эта внешняя мощность, необходимая для преодоления области истощения, обычно называется прямым пороговым напряжением диода.
• Это пороговое значение напряжения зависит от полупроводникового материала, используемого в конструкции диода, т.е. для кремния это +0,7 В, а для германия + 0,3 В.
• Итак, для нормального диода, если мы обеспечим внешнее питание +0,7 В, электроны преодолеют область обеднения и, простыми словами, ток начнет течь через диод.
• Как вы можете видеть на рисунке ниже, положительный полюс батареи соединен с анодом диода, и, поскольку мы обеспечим напряжение, превышающее его пороговое напряжение, диод начнет проводить и, как говорят, будет действовать как прямой пристрастный.
• В условиях прямого смещения идеальный диод имеет нулевое сопротивление, но, как я уже говорил вам ранее, идеального состояния не существует.

Диод с обратным смещением

• Если полярность подаваемого питания обратная i.е. положительная клемма батареи соединяется с катодом (-), а отрицательная клемма соединяется с анодом (+), область истощения начинает увеличиваться.
• В этом состоянии диод не пропускает ток через себя и, как говорят, действует как смещенный в обратном направлении.
• В состоянии обратного смещения диод действует как разомкнутый переключатель.
• PN-переход при обратном смещении обеспечивает очень высокое сопротивление из-за толщины обедненной области.
• Диод в идеальном состоянии при обратном смещении имеет бесконечное сопротивление.

История диода

• Представленный в 1906 году первый полупроводниковый диод, получивший название Cat’s Whisker Diode , был изготовлен из минеральных кристаллов.
• В основном, диоды конструируются с использованием кремния, поскольку он может выдерживать высокие температуры, однако германий также используется, когда требуется низкое падение напряжения.

• Когда нет приложенного напряжения на выводах диода, диод не будет проводить, и существует очень тонкая обедненная область без носителей заряда вокруг pn перехода диода.
• Диод будет проводить только тогда, когда приложенное напряжение в состоянии прямого смещения больше, чем встроенный потенциал диода, и это позволяет потоку электронов от катода к аноду.
• Не путайте со стрелкой на диоде, указывающей от анода к катоду. Он показывает обычный ток, протекающий от анода к катоду. Электропроводность будет осуществляться от катода к аноду, когда приложено определенное напряжение выше встроенного потенциала.

• Диод перестанет проводить, когда приложенное напряжение смещено в обратном направлении, и позволяет области обеднения расширяться, блокируя прохождение тока.Однако, когда обратное смещенное напряжение слишком велико, он позволяет протекать небольшому току, который называется током утечки . Он слишком мал, чтобы в большинстве случаев его игнорировали при рассмотрении текущих рейтингов.
• Точно так же, когда обратное смещенное напряжение слишком велико, это позволяет области истощения слишком сильно расширяться, пока она не схлопнется, достигнув состояния, называемого пробоем , что, по-видимому, очень вредно для качества и работы устройства.
• Когда мы проверяем значение сопротивления с помощью мультиметра, он показывает низкое значение на одном выводе и высокое значение на другом выводе, что указывает на исправность диода.Он не показывает фактическое значение сопротивления, а показывает падение напряжения на pn переходе.
• Для кремниевых диодов прямое падение напряжения составляет 0,7 В, что представляет собой напряжение, необходимое для преодоления встроенного напряжения, чтобы начать прохождение тока от катода к аноду. Точно так же прямое падение напряжения для германия составляет 0,3 напряжения, что делает его идеальным выбором для приложений, где требуется низкое падение напряжения.
• Падение напряжения сильно зависит от тока, протекающего через диод, однако оно остается постоянным в широком диапазоне токов.

Соединительные диоды

Диоды делятся на два типа в зависимости от образования соединения между выводами.

Диод с pn переходом

• Диод с pn переходом сделан из полупроводников, таких как кремний или германий, где область N-типа создается с помощью отрицательных носителей заряда, называемых полупроводником n-типа, а область P-типа создается с помощью добавление положительных носителей заряда, называемых полупроводниками p-типа.
• Изначально между двумя областями нет протекания тока, пока они не соединятся вместе, что приводит к образованию pn-перехода, где движение электронов начинается от полупроводника N-типа к полупроводнику P-типа.

• Существует область вокруг pn перехода, где нет носителей заряда, называемая областью обеднения. Когда истощение очень тонкое, указывает на проводимость от области N-типа к области P-типа. Когда удаленная область очень большая, указывает на отсутствие или слабый ток между двумя областями.
• Действие диода происходит вокруг pn перехода. Когда между выводами диода прикладывается потенциал прямого напряжения, превышающий встроенный потенциал, это позволяет потоку электронов из области N-типа в область P-типа, блокируя поток электронов в обратном порядке.
• Режим смещения вперед означает поток электронов из области N-типа в область P-типа. Режим обратного смещения означает отсутствие потока электронов, блокирующего ток в другом направлении.

Диод Шоттки

• Диод Шоттки — это другой тип переходного диода, в котором переход сформирован из металл-полупроводник вместо использования p-n перехода. Это идеальный выбор для приложений, где требуется высокая скорость переключения.

Вольт-амперные характеристики

Напряжение на кривой V-I показывает напряжение, приложенное к выводам диода, а ток показывает соответствующий ток, полученный в результате приложенного напряжения.

Исходя из потребностей и требований, V-I характеристики диода могут быть настроены с использованием подходящего полупроводникового материала и концентрации легирующих примесей во время производства устройства.

• Область обеднения, расположенная между pn переходом, показывает, как происходит движение электронов между двумя областями N-типа и P-типа.
• Когда образуется pn переход, электроны из области N-типа переходят в область P-типа, где они присоединяются к дыркам, присутствующим в области P-типа.
• Когда электрон объединяет дырку, образовавшаяся пара исчезает, и область вокруг pn-перехода истощается без присутствия носителей заряда. Возникающая в результате обедненная область вокруг pn перехода действует как изолятор.
• Важно отметить, что ширина области истощения не может превышать неограниченно. Когда электронно-дырочная пара создается, это приводит к образованию положительно заряженного иона в области N-типа и отрицательно заряженного акцепторного иона в области P-типа.
• По мере того, как образование пары электрон-дырка продолжается, это приводит к созданию встроенного потенциала, при котором возрастающее электрическое поле, развивающееся вокруг области обеднения, останавливает дальнейшее образование пары электрон-дырка.

Режим прямого смещения

• Когда внешнее напряжение, приложенное между выводами диода, имеет полярность, противоположную полярности встроенного потенциала, оно запускает ток, в котором обедненная область действует как проводник. В этом случае область обеднения, образованная вокруг pn перехода, будет очень тонкой.
• Встроенный потенциал различается для разных диодов, т.е. 0,7 для кремния и 0,3 для германия.
• Если внешнее напряжение противоположной полярности больше 0.В случае кремниевого диода между выводами диода подается 7 В, это позволяет току течь от анода к катоду. В этом случае диод считается «включенным».
• Напряжение, выше которого диод начинает проходить через область обеднения вокруг pn перехода, называется прямым пороговым напряжением, которое отличается от встроенного напряжения.

Режим обратного смещения

• Когда внешнее напряжение, приложенное между выводами диода, имеет ту же полярность, что и встроенный потенциал, это позволяет области истощения расширяться и останавливает поток тока, где область истощения действует как изолятор.

Типы диодов

На рынке доступно множество типов диодов, которые в основном используются для настройки напряжения или тока. Большинство диодов с pn переходом изготовлено из кремния и германия. До появления этих силовых диодов для изготовления диодов использовался селен.

Селеновые диоды имеют низкий КПД по сравнению с кремниевыми диодами, потому что для начала проводимости вокруг pn перехода требуется высокое прямое напряжение около 1,4 или 1,7 В, что приводит к необходимости гораздо большего радиатора.Ниже приведены наиболее часто используемые диоды в электронных устройствах.

Светодиодные диоды

• Эти диоды сделаны из кристаллического вещества, которое излучает свет разных цветов, например, красный, синий, зеленый или оранжевый, в зависимости от кристаллического материала, используемого в диоде.
• Эти диоды излучают некогерентный узкоспектральный свет, способный излучать длины волн в широком диапазоне.
• Большинство светодиодных диодов являются диодами с низким КПД, что делает их идеальным выбором для сигнальных приложений.Светодиодные диоды также используются в формировании оптоизоляторов.

Лавинные диоды

• Эти диоды очень идентичны стабилитронам, где они начинают проводить в обратном направлении, когда обратное напряжение смещения становится больше, чем напряжение пробоя. Эти диоды обладают способностью выходить из строя при определенном напряжении, не разрушая их полностью.
• И стабилитроны, и лавинные диоды очень похожи по режиму работы с одним практическим отличием: i.е. оба дидо демонстрируют температурный коэффициент с противоположной полярностью.

Стабилитроны

• • Стабилитроны, также называемые диодами с обратным пробоем, представляют собой диоды, которые проводят в состоянии обратного смещения.
  • Эффект пробоя стабилитрона возникает при очень специфическом напряжении, что делает их пригодными для использования в качестве прецизионного опорного напряжения.
  • В эталонных схемах балансировка температурного коэффициента может быть достигнута с помощью комбинации стабилитронов и переключающих диодов.
  • И лавинные диоды, и стабилитроны относятся к категории пробивных диодов, и электрически они реагируют примерно одинаково, за одним исключением: стабилитроны работают с напряжением пробоя ниже 5 В, а лавинные диоды работают с напряжением пробоя выше 5 В.

Кристаллические диоды

• Кристаллический диод, также известный как усы Cat’s Whisker, представляет собой диод с точечным контактом, который нелегко найти на рынке. Этот диод состоит из тонкого металла, известного как анод, и полупроводникового кристалла, известного как катод.

Фотодиоды

• Фотодиоды состоят из светочувствительных полупроводниковых материалов, что делает их идеальным выбором для солнечных батарей и оптической связи.
• Эти диоды в основном доступны в корпусе с одним диодом, однако также широко доступны одномерные или двумерные комбинации матриц.

Приложения

Диоды позволяют току течь в одном направлении, что делает их пригодными для большинства приложений, где требуется управление током.Ниже приведены основные области применения диодов.

ОДИН. Логические вентили спроектированы с использованием диодов с другими электронными компонентами.

ДВА. Диоды также используются в качестве ограничителя формы сигнала, где они ограничивают отрицательный или положительный пик сигнала для достижения определенного напряжения.

ТРИ. Didoes полезны для измерения температуры, потому что прямое падение напряжения на них очень чувствительно к температуре. Большинство диодов имеют отрицательный температурный коэффициент, который остается постоянным выше 20 Кельвинов.

ЧЕТЫРЕ. Диоды широко используются для демодуляции амплитудного сигнала. Амплитуда AM-сигнала прямо пропорциональна исходному звуковому сигналу и имеет положительные и отрицательные пики несущей волны. Диод используется для исправления радиосигнала AM, в результате чего возникают только положительные пики несущей волны. Фильтр применяется для выделения аудиосигнала из несущей радиоволны, которая затем создает звуковые волны при подаче на усилитель.

ПЯТЬ. Выпрямители сделаны из диодов, которые широко заменяют коммутатор для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока.

ШЕСТЬ. Некоторые электронные схемы очень чувствительны и показывают резкие скачки напряжения во время выполнения проекта. Эти диоды используются для предотвращения скачков высокого напряжения в цепях, которые на ранних стадиях могут быть очень опасными, если не контролируются должным образом.

На сегодня все. Надеюсь, эта статья оказалась для вас полезной. Если вы не уверены или у вас есть какие-либо вопросы, вы можете связаться со мной в разделе комментариев ниже.Я с удовольствием помогу вам в меру своих знаний, чем смогу. Не стесняйтесь держать нас в курсе ваших предложений, они помогают нам предоставлять вам качественную работу, которая соответствует вашим потребностям и требованиям. Спасибо, что прочитали статью.

Автор: Аднан Акил

Он блоггер и технический писатель, который любит исследовать новые вещи из любопытства. Он верит в упорный труд, честность и энтузиазм, которые являются важными составляющими достижения окончательного успеха.Он не хвастается своими писательскими способностями, но своим мастерством хвастается. [helloworld]

Факты о диодах | Наука с Kids.com

Узнайте факты о диодах, одном из самых полезных электронных компонентов, используемых в схемах. Диоды находят множество применений в схемах — от преобразования переменного тока в постоянный до помощи в преобразовании солнечного света в электричество. Узнайте больше об этих невероятно полезных компонентах с дополнительными сведениями о диодах.

• Диод — это электронный компонент, который пропускает ток только в одном направлении.


• Поскольку электричество может течь через диод только в одном направлении, они должны быть подключены правильно. Электрический ток течет от катодной стороны диода к анодной стороне. Обычно катодная сторона подключается к отрицательной стороне источника постоянного тока. Катодная сторона диода отмечена черной полосой.


• Диод изготавливается путем нанесения кремния p-типа на пластину из кремния n-типа. Кремний P-типа состоит из атомов бора, которые создают «дыру», соединяющую атомы кремния вместе.Эта дыра примет электрон. Кремний N-типа состоит из атомов фосфора с атомами кремния. Атомы фосфора имеют 5 электронов (один дополнительный), что позволяет протекать току, когда дополнительный электрон заполняет дыру в кремнии p-типа.


• Диодам обычно требуется минимальное напряжение для прохождения тока через них. Производители обеспечивают это минимальное напряжение для продаваемых диодов. Для прохождения тока большинству стандартных кремниевых диодов требуется не менее 0,6 вольт.


• Из диодов делают радар-детектор.


• Диоды используются для изготовления солнечных элементов.


• Доступны различные типы диодов. Некоторые из основных типов диодов включают светоизлучающие диоды (светодиоды), стабилитроны, диоды малой мощности, выпрямители мощности и фотодиоды.


• Фотодиоды — очень полезные электронные компоненты. Фотодиоды могут действовать как переключатель в цепи или обеспечивать небольшой ток в цепи. Когда на фотодиод поступает достаточно света, через цепь пропускается ток.


• Диоды изначально назывались выпрямителями. Сегодня один тип диодов, известный как силовой выпрямитель, используется для изготовления блоков питания для электроники.


• Стабилитрон, изобретенный Мелвином Зинером, представляет собой специальный диод, который используется в качестве стабилизатора напряжения. Это может позволить току течь в обоих направлениях при наличии достаточного напряжения.


• Малый сигнальный диод может выполнять ряд функций, таких как обнаружение радиоволн и преобразование слаботочного переменного тока в постоянный.


• В диодах Шоттки используется соединение металла и полупроводника вместо соединения полупроводник с полупроводником. Диоды Шоттки переключаются намного лучше при более низком напряжении (до 0,15 вольт). Диоды Шоттки позволяют инженерам-электрикам создавать более эффективные схемы.

Разработка диода была долгим процессом. Было несколько первых изобретателей, которые опередили свое время, предсказав необходимость диода.Однако в то время эти изобретатели не понимали, как работают полупроводниковые материалы. Вот несколько примеров ранней истории диодов.

• Немецкий ученый по имени Фердинанд Браун заметил, что ток будет течь только в одном направлении, когда экспериментировал с сульфидом свинца и металлической проволокой в ​​1874 году.


• Группа Томаса Эдисона случайно заметила одностороннее течение тока, изобретая лампочку в 1883 году. Они назвали это явление эффектом Эдисона.


• В 1886 году изобретатель по имени К.Э. Фиттс построил выпрямитель из селена, который позволял току течь только в одном направлении.


• В 1938 году Вальтер Шоттки разработал концепцию своего диода Шоттки.


• В 1940 году Рассел Ол, работавший в Bell Labs, обнаружил, что диоды способны генерировать электричество при воздействии света.


• Первый патент на светодиоды был выдан Джеймсу Биарду и Гэри Питтману во время работы в Texas Instrument в 1961 году.

Изучение основ диода [Easy and Quick Explanation 2019]

Привет.Надеюсь, у тебя хорошая жизнь. В этом посте я поделюсь с вами всем, что знаю об основах диода. На мой взгляд, это особый компонент в изучении электроники, поскольку он является частью почти каждой электронной схемы, но при этом очень прост для понимания.

Прежде чем начать лекцию, позвольте мне кое-что вам сказать. Я люблю начинать лекцию с интересного вопроса, связанного с темой. Ответ кроется в теме лекции. Это занятие делает лекцию увлекательной и интересной.Студенты остаются сосредоточенными и пытаются узнать все, чтобы найти правильный ответ.

Вы также можете подумать о своих собственных вопросах. Я начну с вопроса, как переменное напряжение преобразуется в постоянное? В конце концов, если мы ответим на этот вопрос, у нас все хорошо, и я доволен.

Больше никаких разговоров, давайте начнем искать ответ на вопрос, как переменный ток преобразуется в постоянный?

Что такое диод?

Подобно другим электронным устройствам, то есть резисторам и конденсаторам, диод представляет собой полупроводниковое устройство с двумя выводами, которое способно проводить электрический ток только в одном направлении.

Почти все источники в Интернете дают такое же определение. Я определяю это очень просто, как это просто переключатель, управляемый напряжением.

Причина, по которой я называю это переключателем, управляемым напряжением, заключается в том, что напряжение на его выводах определяет состояния включения / выключения. Если напряжение положительное, в случае идеального диода, диод включается. В случае кремниевого диода, он включается, если напряжение становится больше или равно 0,7 В. И для всех неположительных напряжений диод остается выключенным.

Оба определения верны и передают одну и ту же концепцию. Точнее, способность диода проводить электрический ток только в одном направлении делает его идеальным переключателем. Эта возможность также делает его основным строительным блоком для линейного источника питания.

В линейном источнике питания интересно посмотреть, как диод пропускает положительную часть волны переменного тока и блокирует отрицательную часть. (Подсказка к нашему вопросу, если хорошо помните)

Думаю, вы получили представление об основном определении диода.

Электрическое обозначение диода

Электрические символы электронных устройств играют очень важную роль в создании принципиальных схем. Как и у других электронных устройств, диод имеет свой уникальный электрический символ.

Ниже приведено электрическое обозначение диода с pn-переходом.

Это первый шаг в изучении основ диодов, чтобы определить символ диода и запомнить его. Есть много типов диодов. У каждого типа есть свой символ, но основной дизайн остается прежним.Вы разберетесь с ними, когда мы продолжим лекцию.

Вы видите, что два терминала четко обозначены на приведенной выше схеме символов. Клеммы называются анодом и катодом. Анод является положительным, а катод — отрицательным.

Здесь возникает вопрос, как мы можем идентифицировать выводы в физическом диоде? Давайте найдем ответ в следующем разделе.

Физический диод

Мы узнали об определении диода. Теперь нам действительно нужно взглянуть на его реальный внешний вид.Так что мы можем идентифицировать его на различных платах электроники или просто использовать в наших собственных проектах электроники.

Ниже показано изображение диода в сочетании с его электрическим символом.

Понимаете, это как маленький черный цилиндр. Обратите внимание на серую линию. Серая линия всегда представляет катодный вывод. Это будет быстрый трюк, чтобы идентифицировать катодный вывод.

Вышеупомянутый диод — сквозной. Он используется в двусторонних печатных платах или в макетах для прототипирования.Кроме того, существует диод для поверхностного монтажа. Чтобы идентифицировать его катод, здесь также применима та же стратегия, то есть ищите серую линию.

А что делать, если там нет серой линии?

Ответ — с помощью мультиметра. Теперь, как использовать мультиметр для определения выводов диода? Что ж, у меня тоже есть ответ. Но я делюсь такой дополнительной информацией только в моем частном тренерском классе .

Двигаясь дальше, я думаю, было бы здорово, если бы вы сами смогли идентифицировать диод на следующем рисунке.Вы можете сказать, где его катодный вывод?

Надеюсь, вы получите правильные ответы.

Теперь мы узнали, как выглядит диод. Следующая интересная вещь, которую нужно узнать, — это то, как мы можем использовать это в наших схемах. Чтобы использовать его в цепи, сначала мы должны узнать, как мы можем включить его. Каковы условия, чтобы правильно включить его и использовать в наших схемах?

Ответ прямо здесь, в следующем разделе.

Диод прямого и обратного смещения

Если вы подаете положительное напряжение на анод и отрицательное напряжение на катод.Вы увидите, что через него начнет течь ток. И эта конкретная операция называется прямым смещением диода. Ток, протекающий в прямом смещении, называется прямым током диода.

Аналогичным образом, если вы подаете отрицательное напряжение на анод и положительное на катод, вы смещаете диод в обратном направлении. А ток, протекающий через диод при обратном смещении, является током утечки. Знаете, этот ток утечки слишком мал, но иногда мы его учитываем, а иногда пренебрегаем.

В области прямого смещения диод можно рассматривать как замкнутый переключатель. В области обратного смещения он действует как разомкнутый переключатель. Во многих схемах он используется в качестве переключателя из-за очень низких потерь мощности, надежности и стоимости.

Давайте поговорим немного заранее.

Диод будет в прямом смещении, если сетевое напряжение на клеммах положительное. То есть это прямое смещение, даже катод -10, а анод -5В.

Итак, чтобы использовать диод в цепи, вы должны сделать его прямое смещение, чтобы передать сигнал остальной цепи.

Мы дошли до этого, изучая основы диодов. У вас все хорошо. Теперь давайте посмотрим на соотношение напряжения прямого смещения и прямого тока диода в следующем разделе.

Кривая диода VI

График VI диода показывает соотношение между напряжением на диоде и прямым током через него. Это очень важная кривая для понимания. Как и у транзистора, диод имеет собственную кривую VI.

Ниже приведен график VI (источник: Sparkfun) диода.Посмотри на него, и я все об этом объясню

В основном, это называется кривой VI, потому что по оси X у вас есть напряжение, а по оси Y — ток. Зеленая область — это область прямого смещения. Вы можете видеть, что после VF (напряжение колена) прямой ток диода увеличился. Это означает, что диод включен и работает нормально. Колено напряжение различается для кремниевых (0,7 В) и германиевых (0,3 В) диодов.

Розовая область — это область обратного смещения. Вы можете видеть небольшой ток утечки в обратной области, но он слишком мал.В этом состоянии диод действует как разомкнутый переключатель, обеспечивающий разрыв цепи. Будьте осторожны, когда находитесь в обратном регионе. Не подавайте обратное напряжение больше VBR (напряжение в области пробоя). Если вы это сделаете, вы сожжете свой диод.

Теперь вы узнали, как использовать диод в цепи. Другое дело, как выбрать диод в соответствии с требованиями вашей схемы. Чтобы ответить на этот вопрос, вам нужно выбрать диод, способный работать с номинальными значениями напряжения, тока и мощности в цепи.

Номинальные значения напряжения, тока и мощности диода

Для правильной работы любого устройства необходимо знать его номинальные ток, напряжение и мощность. Эти рейтинги говорят нам о минимальном и максимальном количестве упомянутых параметров, которые должны применяться к определенному устройству.

Номинальные значения тока диода говорят нам о минимальном и максимальном токе, который он может поддерживать. То же самое и с остальными параметрами.

Техническое описание — единственный источник, чтобы найти эти номиналы для любого диода.Таблицы данных создаются производителями, поэтому каждый может использовать их для идеального выполнения своих проектов, не повреждая ни одно устройство. Чтение таблицы очень важно, и иногда люди не понимают, как искать в ней конкретную информацию. Я помогу вам с этой проблемой

Я возьму пример с 1N4001 и покажу вам, как читать эти параметры из его таблицы данных.

• Сначала вы загружаете техническое описание на свой диод.
• Перейти в раздел «Максимальные номинальные и электрические характеристики».Необязательно быть в точности таким. Но я думаю, вы поняли идею.

Чтение паспорта диода

Ниже приводится таблица данных для 1N4001. Вы можете увидеть на нем номинальное напряжение и ток?

В первой строке дано пиковое обратное напряжение. Это напряжение на диоде, когда он выключен (смещен в обратном направлении). Не подавайте больше этого напряжения, вы можете его сжечь.

Вторая строка дает ту же информацию, но в терминологии RMS.Среднеквадратичное значение обратного напряжения совпадает с напряжением блокировки постоянного тока. Пятая строка содержит информацию о максимальном прямом токе, с которым диод может безопасно справиться. Чтобы ограничить этот прямой ток, перед диодом помещается последовательный резистор.

Вы можете задаться вопросом о номинальной мощности, не так ли? Мы можем просто умножить ток и напряжение, чтобы получить требуемую мощность. В настоящее время номинальная мощность 1N4001 составляет 50 Вт (50 В x 1 А).

В шестой строке можно увидеть пиковый обратный ток. Здесь вы сами видите, что оно слишком низкое, как я уже говорил вам ранее.Всегда обращайтесь к техническому описанию вашего устройства. Не подавайте напряжение без надлежащей информации, вы можете повредить свое устройство.

Тестирование диодов

Тестирование диода — это проверка того, работает ли он правильно или нет. Легкий способ сделать это с помощью мультиметра.

Следующее видео объясняет пошаговый подход к проверке диода с помощью мультиметра.

Типы диодов

На рынке существует множество различных типов диодов.Принцип работы диодов практически такой же, но меняются их свойства. Некоторые диоды быстрее. Некоторые из них обладают большей способностью выдерживать мощность. Ниже приведен список всех различных диодов.

1. Стабилитрон: позволяет току течь не только от анода к катоду, но и в обратном направлении. Используется в регуляторах напряжения.
2. Диод P-N переход
3. Туннельный диод: Он очень быстро работает в диапазоне микроволновых частот.
4. Варакторный диод: он действует как переменный конденсатор при обратном смещении.
5. Диод Шоттки: это диод с переходом металл-полупроводник, который потребляет меньше энергии, чем диод с P-N переходом.
6. Фотодиод: преобразует свет в электрический ток
PIN-диод
7. : подходит для аттенюаторов, быстрых переключателей, фотодетекторов и приложений силовой электроники высокого напряжения.
8. Лазерный диод: генерирует когерентное излучение.

Применение диодов

Несмотря на то, что диоды являются простыми двухконтактными полупроводниковыми приборами, они жизненно важны в современной электронике.Почти каждая электронная схема имеет внутри диод. Вот некоторые из типичных применений диодов:

• Преобразование переменного тока в постоянный (выпрямительные цепи)
• Умножители напряжения
• Защита многих других устройств
• Отсечение и фиксация сигнала (цепи клиппатора и фиксатора)
• Смешивание сигналов (Смесительные контуры)

1. Схема выпрямителя

Для правильной работы каждой цепи требуется питание. И поверьте мне, почти каждая схема работает от постоянного тока.Но все мы знаем, что в наши дома приходит переменный ток, а не постоянный ток. Нам нужен третий человек, чтобы преобразовать приходящий переменный ток в постоянный. Этот третий человек представляет собой схему выпрямителя.

преобразует переменный ток в постоянный, так что мы питаем устройства постоянного тока, такие как наши мобильные телефоны. Эта выпрямительная схема стала возможной благодаря изобретению диодов. Это отличное применение диодов. Без выпрямительной схемы мы не смогли бы преобразовать переменный ток в постоянный.

2. Множители напряжения

Иногда нам нужны разные уровни напряжения в одной цепи.Вместо проектирования отдельных источников питания используются схемы умножителей напряжения. Как указано в названии, умножители напряжения представляют собой комбинацию диодов и конденсаторов, которые создают высокие уровни напряжения от опорного уровня напряжения. Другими словами, умножители напряжения используются для получения высоких уровней постоянного напряжения из небольших уровней переменного напряжения.

3. Защита

Обеспечение защиты — одно из основных применений диода. Рассмотрим, например, вашу машину. Когда ваша батарея разряжается и дружелюбный прохожий предлагает помочь с перемычками, если вы перепутаете порядок красных и черных кабелей, вы не поджарите электрическую систему вашего автомобиля, потому что диоды, расположенные рядом с батареей, блокируют ток неправильного направления.

Использование силового транзистора или двигателя постоянного тока в вашем приложении: предварительный диод играет ключевую роль в защите других компонентов схемы от обратного тока.

4. Цепи машинки для стрижки и зажима

Clipper — это цепь ограничения, которая ограничивает выходное напряжение, в то время как фиксатор — это цепь, которая смещает уровень постоянного выходного напряжения. Ограничение амплитуды сигнала требуется в некоторых приложениях, в которых компоненты не могут выдерживать высокое напряжение. В то время как фиксатор используется, когда нам нужно кратное входному напряжению на выходной клемме.

5. Смесительный контур

Одна из простейших схем смесителя основана на двух диодах. Этот тип диода, известный как схема смесителя с одним сбалансированным диодом, обеспечивает подавление входных сигналов на выходе в результате того, что два входа сбалансированы.

Сводка

Лично мне очень интересно изучение основ диода. Я помню, как проектировал свою первую схему блока питания, диоды играли главную роль в этой схеме.

Хотя в то время у меня не было достаточно знаний об этом, но со временем я многому научился.И этот пост посвящен тому, что я узнал до сих пор, и буду обновлять его по мере того, как узнаю что-то новое об основах работы с диодами.

• Диод представляет собой полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь в одном направлении
• Есть два рабочих состояния диода 1) Состояние прямого смещения 2) Состояние обратного смещения
• При использовании диода обязательно загрузите его техническое описание и проверьте его номинальные ток, напряжение и мощность.
• Серая полоса на физическом диоде представляет катодный вывод.
• Фактически вы можете проверить диод с помощью любого цифрового мультиметра.

Спасибо и удачной жизни.

Прочие полезные сообщения

Что такое диод? ＜ Основы и история диодов ＞ | Основы электроники

Сказка о диоде

Ниже мы собрали некоторые из истории и принципов создания диодов. Если вы чувствуете, что это необходимо, взгляните на него, чтобы освежить память. «Ну, я уже знал это!» некоторые из вас думают, и если это так, не стесняйтесь пропустить этот раздел.Прежде чем мы углубимся в некоторые свойства и основы диодов, давайте поговорим об эффекте Эдисона.

Эффект Эдисона возникает, когда электроны перетекают от нагретого элемента к более холодной металлической пластине в вакууме. Когда Эдисон обнаружил это, он на самом деле не видел в этом пользы, но все равно продолжил и запатентовал это. Эдисон запатентовал все, что было видно. Сегодня для описания этого эффекта используется более описательный термин «термоэлектронная эмиссия».

Теперь у эффекта Эдисона есть интересная особенность.Электроны могут течь только в одну сторону. Только от горячего элемента к прохладной тарелке, а не наоборот. Хорошим сравнением будет вода, протекающая через обратный клапан. Мы называем устройства, которые пропускают электричество только в одном направлении, диодами.

Перед вакуумной трубкой

Выпрямляющие свойства и эффект Эдисона были обнаружены в двухполюсной вакуумной лампе в 1884 году. За восемь лет до этого в 1876 году был обнаружен выпрямляющий эффект селена. История использования свойств полупроводников для создания диодов, обладающих выпрямляющими эффектами, очень велика. Старый.В это трудно поверить, но история полупроводников началась раньше, чем электронная лампа!

От германия к кремнию

Первые примитивные диоды, такие как селеновый выпрямитель или кристаллические детекторы, использовали железный колчедан и галенит, а также другие природные оксиды меди (поликристаллические полупроводники). По мере развития технологий очистки мы вступили в эпоху, когда высокочувствительные монокристаллические полупроводники можно было производить с надежностью. Возраст германия и кремния.За это время мы узнали, что германий имеет низкую термостойкость, и поэтому в современном мире большинство полупроводников сделано из кремния.

Выпрямление от PN-перехода

Диодный элемент состоит из структуры, называемой pn переходом. Вывод, прикрепленный к полупроводнику p-типа, называется анодом, а вывод, прикрепленным к полупроводнику n-типа, называется катодом. Ток может течь от анода к катоду, но почти полностью предотвращается его протекание в обратном направлении.Это явление называется выпрямлением, и, проще говоря, оно преобразует переменный ток в однонаправленный.

Модель диода


Схема электрического обозначения диода

Другими словами, диод — это клапан!

Как упоминалось ранее, если вы представите себе изображение, иллюстрирующее действие диода, вы можете подумать о нем как о «клапане» для электрического тока. Если представить электрический ток как текущую воду, анод можно рассматривать как входную сторону, а катод — выходную сторону.Вода течет от входа к выходу (или, я бы сказал, электрического тока), но «клапан» не позволяет ей течь от входа к выходу. Это принцип работы диода.

● Клапан открыт, и течет электричество
(в прямом направлении)

● Клапан закрыт, и электричество не подается
(в обратном направлении)

Множество типов соединений

Сегодняшние диоды можно разделить на две основные классификации через переходы: pn переход и переход с барьером Шоттки.Первый — это переход полупроводник-полупроводник, и этот тип перехода можно далее разделить на переходы диффузионного типа и переходы меза-типа. Последний использует эффекты, возникающие между полупроводником и металлом, и на самом деле не является переходом с точки зрения диодов.

Однако, чтобы облегчить понимание, здесь он будет считаться перекрестком. В настоящее время диод с барьером Шоттки известен своим низким энергопотреблением и высокой скоростью вращения, и ROHM делает большие успехи в своей серии диодов с барьером Шоттки.

Характеристики прямого смещения и характеристики обратного смещения

Диод имеет два электрода: анод и катод. Анод — это (+) вывод, а катод — это (-) вывод. Характеристики диода, когда ток течет от анода к катоду, называются характеристиками прямого смещения, а VF и IF являются примерами этих характеристик. И наоборот, если на анод подается напряжение (-), а на катод — напряжение (+), ток через диод не протекает.Характеристики в это время называются характеристиками обратного смещения, а VR и IR являются примерами этих характеристик.

— Диодные и диодные схемы

Мы в девятой главе, а в девятой мы рассмотрим диоды и диодные схемы. Диоды — это первое применение полупроводников, которое мы рассмотрим. Первое, что мы хотим сделать, это посмотреть характеристики диодов.

Характеристики диода

Диод — это просто PN переход, но он широко применяется в электронных схемах.Три важных характеристики диода — это, прежде всего, прямое падение напряжения. При прямом смещении это должно быть около 0,7 вольт. Затем происходит обратное падение напряжения. И наоборот, когда мы смещаем диод в обратном направлении, обедненный слой расширяется, и обычно приложенные напряжения ощущаются на диоде. Затем возникает обратное напряжение пробоя. Обратное падение напряжения, которое приведет к обратному течению тока и в большинстве случаев разрушит диод.

Диодные элементы

Диод имеет два вывода, подключенных к внешней цепи.Здесь у нас есть маленький диод, и это будут два вывода. Поскольку диод ведет себя по-разному в зависимости от прямого или обратного смещения, очень важно иметь возможность различать выводы. Анод соединяется с материалом p-типа, это будет анод прямо здесь, он соединяется с материалом p. Катод подключается к материалу n-типа прямо здесь. Когда вы видите диод, на нем обычно есть цветная полоса, и цветная полоса указывает конец, который является катодом. Один из способов запомнить обозначение здесь — стрелка всегда указывает на конечный материал.Здесь будет p-материал, а стрелка укажет на конечный материал, который будет катодом.

Идеальные диоды

В идеальном диоде ток свободно течет через устройство при прямом смещении, не имея сопротивления. В идеале это должно произойти или то, что мы хотели бы, но это не то, что произойдет. В идеальном диоде при прямом смещении на нем не было бы падения напряжения. Все напряжения источника будут падать на резисторы цепи.На диоде не будет падения напряжения; все напряжение источника будет приложено к резисторам цепи. В идеальном диоде при обратном смещении он имел бы бесконечное сопротивление, вызывая нулевой ток.

Практические диоды

Теперь практические диоды, это то, что вы на самом деле увидите, практичный диод действительно оказывает некоторое сопротивление току при прямом смещении. Поскольку имеется некоторое сопротивление, при прохождении тока через диод прямого смещения будет рассеиваться некоторая мощность.Следовательно, существует практический предел силы тока, который диод может проводить без повреждений.

Диод обратного смещения имеет очень высокое сопротивление. Чрезмерное обратное смещение может вызвать проводимость диода.

Практическое смещение диода вперед

Вот и ситуация; приложенное напряжение менее 0,7 вольт. Теперь не забудьте подать прямое смещение на диод, который мы должны были подключить более чем на 0,7 вольт, при менее 0,7 вольт мы не сможем преодолеть барьерный потенциал, и это будет действовать как разомкнутый, и на нем не будет падения напряжения. схема.Здесь у нас то же самое, только мы увеличили напряжение до пяти вольт и теперь достаточно прямого смещения этого диода. Обратите внимание, здесь опускается 0,7, здесь падает оставшееся напряжение, 4,3, так что это наши 4,3 плюс семь равняется нашим пяти вольтам. Если бы здесь была составляющая 1 кОм, а затем 4,3, разделенная на 1 кОм, мы получили бы 4,3 миллиампера тока через этот резистор и через диод. В данном случае мы увеличили напряжение до 25 вольт. Теперь обратите внимание на то, что здесь показано падение напряжения.8 вольт, в идеале, мы бы сказали, что это 0,7. В этом случае, опять же, если бы оно было 1 кОм, то у нас было бы 24,2 миллиампера тока в этой цепи. В диоде есть внутреннее сопротивление, поэтому при увеличении тока вы увидите, что падение напряжения немного увеличится, но обычно мы говорим, что оно составляет 0,7.

В некоторых случаях я видел выпрямленные диоды, у которых падение напряжения достигает одного вольта, а иногда может достигать 1,2. Это необычно; обычно мы так и считаем.7 вольт.

Обратное смещение

Теперь у нас есть конец диода, поэтому он имеет обратное смещение. Обратите внимание, что катод подключен к положительному источнику питания. Помните, что n материала здесь со всеми электронами будет притягиваться таким образом, и мы собираемся увеличить эту область истощения, конденсатор и диод, чтобы они выглядели открытыми. На диоде будут ощущаться 10 вольт, и это состояние обратного смещения. В этой ситуации мы просто увеличили напряжение.Такое же состояние существует, за исключением того, что область истощения, вероятно, немного шире, и здесь чувствуется приложенное напряжение, и в цепи нет тока.

Превышение напряжения пробоя

Теперь здесь приложенное напряжение больше, чем напряжение пробоя. Мы не знаем, какое напряжение пробоя у этого диода, но оно больше. Что произойдет в этот момент, так это то, что, несмотря на то, что это обратное смещение, ток будет принудительно протекать через это устройство.Устройство фактически выходит из строя, и через него должен был пройти ток, равный приложенному напряжению за вычетом любого падения на этом устройстве. Обычно это повреждает диод.

Зависимость тока от напряжения

В практическом диоде прямой ток очень мал, пока не будет достигнуто напряжение барьера. При обратном смещении протекает только небольшой ток, пока обратное напряжение меньше напряжения пробоя устройства. Что у нас есть, у нас есть кривая зависимости тока от напряжения для практического диода.Это довольно типично для диодов. Вы видите, что все основные диоды выглядят так. Есть и другие диоды, диоды специального назначения будут немного отличаться от этого, но это кривая, которую вы обычно видите в диоде. Здесь будет изменяться значение напряжения пробоя. Что это значит? Что ж, здесь у нас есть напряжение колена, напряжение барьера и напряжение колена … Помните, здесь мы графически изображаем напряжение, идущее в этом направлении. Это будет прямое напряжение, а затем обратное напряжение, указывающее на обратное смещение.Напряжение в условиях прямого смещения обычно составляет 0,7 В, а затем мы строим график тока, идя в этом направлении. Теперь вы видите, что эта кривая не прямая, а плавная. 0,7 вольта на диод начинает проводить, а затем мы получаем то, что мы называем прямым током.

По мере того, как напряжение растет, я думаю, мы изобразили на графике пять вольт, и, вероятно, у нас будет ток примерно здесь, а затем мы сделали 25 вольт и сказали, что у нас было около 0,8 вольт, но вы поймете идею, если мы возьмем это и спустились сюда посмотрим, наверное, об этом.8 в этом конкретном случае. В любом случае, прямое напряжение обычно составляет 0,7, а затем, в зависимости от того, сколько тока проходит через него, вы можете увидеть немного повышенное значение около 0,7. Теперь, когда мы обратим смещение диода, вы увидите, что ток практически равен нулю, а в идеале он должен быть равен нулю, но будет небольшая утечка. По большей части у вас есть; мы смотрим на отсутствие тока вообще. С другой стороны, мы будем видеть это состояние до тех пор, пока не достигнем точки пробоя.В точке пробоя мы увидим выброс тока, идущий в другом направлении против нормального пути тока диода, и снова, вероятно, это означает разрушение диода.

На этом мы завершаем наше введение в характеристики диодов, и мы рассмотрели последний слайд, на котором мы рассмотрели кривую зависимости тока от напряжения диода для тока и напряжения. Мы также рассмотрели напряжение пробоя, и мы рассмотрели несколько различных условий обратного смещения, а также некоторые условия прямого смещения.Мы поговорили о нем, посмотрим, где это было, мы поговорили о практических диодах, идеальных диодах… ах, вот и они. Мы рассмотрели диодные элементы и на этом завершили рассмотрение характеристик диодов.

Видеолекции, созданные Тимом Фигенбаумом в Общественном колледже Северного Сиэтла.

P-N — все, что вам нужно знать

Диод — это электрический компонент, который позволяет току течь только в одном определенном направлении. Диоды состоят из кремния и германия.Они используются для защиты цепи путем ограничения напряжения и преобразования переменного напряжения в постоянное. Существует много типов диодов, и каждый диод имеет свой собственный набор применений.

Условное обозначение диода

Диод представлен треугольником, примыкающим к линии. Он имеет два вывода: анод, который является положительным выводом, и катод, который является отрицательным выводом. Вывод, входящий в плоский край треугольника, является анодом, а другой конец — катодом.Стрелка в символе диода показывает направление обычного тока, когда диод работает.

В диоде ток течет только от положительной клеммы к отрицательной. Когда положительное напряжение на аноде выше, чем отрицательное напряжение на катоде, говорят, что он смещен в прямом направлении. Он легко проводил бы при низких перепадах напряжения. В качестве альтернативы, если напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде, говорят, что оно имеет обратное смещение.

Полупроводниковые материалы P-типа и N-типа производятся методом легирования.Это означает, что примесь вводится в структуру кремния, чтобы создать дисбаланс в молекулярной структуре материала за счет ионной связи. Затем это формирует собственные полупроводниковые материалы, известные как материалы P-типа и N-типа.

Для производства полупроводникового материала N-типа кремниевый полупроводник легируют незначительными количествами мышьяка или фосфора. Оба этих элемента состоят из 5 электронов на своей внешней орбите. Поскольку кремний имеет только четыре электрона на своей внешней орбите, пятый электрон не имеет пары для связи и может свободно перемещаться.Это позволяет формировать электрический ток через кремниевый полупроводник, образуя материал N-типа.

Для p-типа кремний легирован элементами галлия или бора. Оба этих элемента имеют на своей внешней орбите по три электрона. Следовательно, когда они смешиваются со структурой кремния, они образуют дырку в валентной зоне атомов кремния. Эта подвижная дырка имеет положительный заряд и движется в направлении, противоположном направлению электронов, заряженных отрицательно. Из-за образования положительных дырок в кристаллической решетке кремния эти материалы известны как материалы p-типа.

Наиболее часто используемые полупроводниковые диоды — это диоды с p-n переходом. Диоды с p-n переходом изготавливаются путем сплавления полупроводников p-типа и n-типа. Когда оба полупроводника сплавляются, на переходе создается напряжение потенциального барьера.

Рисунок 3. PN Соединительный диод . Изображение предоставлено: https://toshiba.semicon-storage.com

Для этого типа диодов кремниевый полупроводник N-типа имеет дополнительный электрон, который требуется кремнию p-типа.Следовательно, электроны мигрируют из материала n-типа в материал p-типа через переход в процессе диффузии. Точно так же материал p-типа имеет дополнительные отверстия, а атомы в материале n-типа требуют отверстий, тогда отверстия будут диффундировать в материал n-типа через переход. Этот процесс приводит к возникновению диффузионного тока, образующегося на переходе. Этот процесс повторяется непрерывно до тех пор, пока количество электронов, пересекших переход, не будет иметь большой электрический заряд, чтобы либо оттолкнуть, либо позволить другим носителям заряда пройти через переход.

Следовательно, создается состояние равновесия, которое создает потенциальный барьер вокруг области соединения. Это потому, что атомы-доноры теперь отталкивают дырки, а атомы-акцепторы теперь отталкивают электроны. Этот потенциальный барьер представляет собой область положительного и отрицательного заряда по обе стороны от перехода, также известную как слой обеднения. В обедненном слое больше нет свободных носителей по сравнению с полупроводниковыми материалами N-типа и P-типа.

Для поддержания нейтрального заряда вокруг области перехода общий заряд полупроводников P- и N-типа должен быть одинаковым и противоположным друг другу.Из диаграммы выше видно, что слой истощения находится на расстоянии «D». Для поддержания нейтрального состояния обедненный слой должен проникнуть на расстояние Dp в кремний с положительной стороны слоя и Dn с отрицательной стороны обедненного слоя. Это дает нам соотношение Dp * NA = Dn * ND. Поддерживая это соотношение, можно достичь состояния равновесия.

Диоды с P-N переходом имеют две области: P-тип и N-тип.Электроны будут течь с n-стороны на p-сторону только при увеличении напряжения. Точно так же отверстия со стороны p будут перемещаться к стороне n, только когда напряжение, приложенное к материалу P-типа, увеличивается. Проще говоря, требуется толчок, чтобы электроны или дырки переместились с одной стороны на другую. Этот толчок создает градиент концентрации, который позволяет носителям заряда течь из области высокой концентрации в область низкой концентрации в процессе диффузии.Этот процесс позволяет току течь в цепи.

Три типа условий смещения могут быть получены для p-n-переходов при приложении напряжения. Их:

• Нулевое смещение при отсутствии внешнего напряжения.
• Прямое смещение
• Обратное смещение

Прямое смещение

В состоянии прямого смещения положительная клемма потенциала напряжения или батареи подключена к материалу p-типа, а отрицательная клемма подключена к материалу n-типа.Анод положительный к катоду.

В состоянии прямого смещения встроенное электрическое поле и внешнее приложенное электрическое поле противоположны друг другу. Когда оба электрических поля складываются вместе, результирующее электрическое поле намного меньше по величине по сравнению со встроенным электрическим полем. Это приводит к созданию менее реактивного слоя истощения, а также к уменьшению его размера.

Сопротивление обедненного слоя становится незначительным при приложении большого напряжения. Если полупроводниковым материалом является кремний, приложенное напряжение 0,6 В может привести к тому, что общее сопротивление обедненной области станет совершенно незначительным. Это позволяет току свободно течь по цепи без каких-либо препятствий.

Р-n переход называется обратным смещением, когда положительный вывод потенциала напряжения подсоединен к материалу n-типа, а отрицательный вывод подсоединен к материалу p-типа.Анод отрицательный по отношению к катоду.

В состоянии обратного смещения встроенное электрическое поле и приложенное электрическое поле находятся в одном направлении. Когда оба поля складываются, результирующее электрическое поле также имеет одинаковое направление и намного массивнее, чем встроенное электрическое поле, поэтому создается более резистивный, более толстый и больший слой истощения.По мере увеличения приложенного напряжения слой обеднения будет становиться более резистивным и толстым.

Характеристики VI диода с PN переходом обозначены кривой, которая показывает соотношение между напряжением и током в цепи. На рис. 6 показаны VI характеристики диода с PN переходом. Из этой кривой видно, что в диоде есть три рабочие области. Их:

• Нулевое смещение
• Прямое смещение
• Обратное смещение

Как обсуждалось ранее, в состоянии нулевого смещения схема не подключена к какому-либо внешнему источнику напряжения, что означало бы, что потенциальный барьер на переходе не изменяется, поэтому ток не течет через диод.

В состоянии прямого смещения на диод подается внешнее напряжение. Это позволяет току проходить через него, поскольку потенциальный барьер уменьшается в размере и толщине. Для кремния приложенное напряжение должно быть около 0,7 В, а для германия — около 0,3 В. Можно заметить, что при работе в режиме прямого смещения ток в цепи увеличивается, следовательно, возникает нелинейная зависимость между током и напряжением. Это связано с тем, что напряжение, приложенное к диоду, преодолевает потенциальный барьер, позволяя току течь через переход.Когда диод преодолевает барьер, характеристики диода становятся нормальными, образуя линейный график.

При обратном смещении общая толщина потенциального барьера увеличивается. Обнаружено, что обратный ток насыщения протекает из-за присутствия неосновных носителей заряда в переходе. Когда приложенное напряжение увеличивается, неосновные носители приобретают кинетическую энергию, которая влияет на основные носители. Это может привести к выходу из строя диода или его полному выходу из строя.

Пробой диодов P-N перехода происходит из-за двух явлений, а именно:

• Стабилитрон
• Лавинный пробой

Это явление наблюдается в диоде с p-n-переходом, который сильно легирован, имеет тонкий переход и ширина обедненного слоя будет небольшой. Поломки стабилитронов им не повредят. Повышение тока также очень незначительное и вызвано дрейфом электронов.

Лавинный пробой происходит в p-n-переходе, который не так сильно легирован, имеет толстый переход и обедненный слой большей ширины. Лавинный пробой происходит, когда на диод подается высокое обратное напряжение. Электрическое поле на переходе будет увеличиваться по мере увеличения приложенного обратного напряжения. Лавинные срывы обычно разрушительны.

являются основными строительными блоками большинства доступных полупроводниковых устройств, включая:

• Применяется также для выпрямления в электрических цепях.Процесс выпрямления — это преобразование переменного тока в постоянный. Диод с p-n переходом позволяет току течь, когда он находится в состоянии прямого смещения, и блокирует ток, когда он находится в состоянии обратного смещения. Эти условия позволяют использовать его в качестве выпрямителя.
• Диод также предназначен для восстановления постоянного тока в зажимных цепях.
• Он также используется для формирования волн в схемах ограничения.
• Диоды используются в схемах демодуляции.
• Применяются в умножителях напряжения.
• P-N переходные диоды также используются в качестве переключателя в цифровых логических схемах, которые используются в схемах.
• Они широко используются для регулирования напряжения.

Сводка

Диод — это полупроводниковый прибор, изготовленный путем сплавления материалов p-типа и n-типа. Это позволяет току течь только в одном направлении. Когда его анод подключен к плюсу, а катод — к минусу, говорят, что он смещен в прямом направлении и пропускает ток. Когда анод и катод соединены иначе, говорят, что он имеет обратное смещение.Когда приложенное напряжение обратного смещения превышает определенный уровень, происходит лавинный пробой, и диод начинает проводить в состоянии обратного смещения.

Введение в диоды

Диод — это электрическое устройство, которое позволяет току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Первые диоды были кристаллами, которые использовались в качестве выпрямителей в домашних радиоприемниках. Слабый радиосигнал подавался в кристалл через очень тонкий провод и позволял части сигнала с аудиоинформацией проходить громко и ясно, удаляя высокочастотный радиосигнал.

Этот специализированный электронный компонент состоит из двух электродов, называемых анодом и катодом, как показано на Рисунке 2. Стрелка символа схемы показывает направление, в котором может течь ток. Ранние диоды на самом деле назывались лампами, потому что они были электрическими версиями ламп. Наиболее распространенная функция диода — позволить электрическому току проходить в одном направлении (прямое направление), блокируя ток в противоположном направлении (обратное направление).Наиболее распространенным типом сегодня является полупроводниковый диод, который представляет собой кристаллический кусок полупроводникового материала, подключенный к двум клеммам. Также ниже показан вакуумный ламповый диод, состоящий из двух электродов, называемых пластиной и катодом, и в настоящее время они редко используются, за исключением некоторых технологий высокой мощности.

Сопутствующие товары: Диоды, транзисторы и тиристоры | Дарлингтон BJT | Цифровой BJT

На рисунке ниже показаны три характеристики:

(a) Область обеднения практически лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор.

(b) Указывающий конец (анод) соответствует полупроводнику P-типа, а не указывающий конец (катод) соответствует материалу N-типа.

(c) Катодная полоса на физической части соответствует катоду на символе.

С увеличением приложения обратного напряжения и сужается с увеличением приложения прямого напряжения, слой обеднения расширяется. Это происходит из-за различий в электрических свойствах на двух сторонах P-N перехода, что приводит к физическим изменениям.

Типичное использование диодов

Протектор обратной полярности

Магнитола или магнитола защищены диодом в этой цепи. Диод не пропускает ток в случае неправильного подключения аккумулятора или источника питания. Если полярность поменять местами (положительный и отрицательный подключены к неправильным клеммам), электронные устройства могут быть повреждены или даже разрушены.

Устройство защиты от переходных процессов

Высокое напряжение может генерироваться на короткое время, когда индукторное устройство, такое как реле, выключено. Реле и другие компоненты могут быть повреждены этим скачком напряжения (рис. 1). Диодный импульс замыкает этот всплеск и не позволяет току проходить через него в неправильном направлении. Счетчик также может быть защищен от обратного тока диодом (рис. 2).

Некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, откачанной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении.Диоды могут использоваться как выпрямители, смесители сигналов, генераторы, ограничители сигналов, модуляторы сигналов, регуляторы напряжения, переключатели и демодуляторы сигналов.

Список литературы

http://www.electronics-tutorials.ws/diode/diode_3.html http://www.technologystudent.com/elec1/diode1.htm

Связанные товары: GP BJT | JFET | MOSFET | Микросхема IGBT