+7 495 120-13-73 | 8 800 500-97-74

(для регионов бесплатно)

Содержание

ДИОД — это… Что такое ДИОД?

  • Диод — Диод. Высоковольтный кенотрон. ДИОД [от греческого ди… и (электр)од], двухэлектродный электровакуумный (в том числе газоразрядный) или полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью. Основные разновидности диода: кенотрон, газотрон,… …   Иллюстрированный энциклопедический словарь

  • диод — а, м. diode < di(s) + hodos дорога, путь. техн. Двухэлектродный электровакуумный, ионный или полупроводниковый прибор, обладающий свойством проводить ток преимущественно в одном направлении и применяемый для выпрямления переменного тока.… …   Исторический словарь галлицизмов русского языка

  • диод — Полупроводниковое устройство, проводящее ток только в одном направлении. [http://www.morepc.ru/dict/] диод [Интент] Тематики электротехника, основные понятия EN diodeuniversal diode …   Справочник технического переводчика

  • ДИОД — ДИОД, а, муж.

    (спец.). Двухэлектродный прибор с односторонней проводимостью. | прил. диодный, ая, ое. Толковый словарь Ожегова. С.И. Ожегов, Н.Ю. Шведова. 1949 1992 …   Толковый словарь Ожегова

  • диод — см. в ст. Электронная лампа. Энциклопедия «Техника». М.: Росмэн. 2006 …   Энциклопедия техники

  • ДИОД — (Diode) см. Двухэлектродная лампа. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 …   Морской словарь

  • диод — сущ., кол во синонимов: 10 • варактор (1) • варикап (1) • кенотрон (2) • …   Словарь синонимов

  • ДИОД — двухэлектродный электровакуумный, ионный (газоразрядный) или полупроводниковый прибор, обладающий свойством проводить электрический ток преимущественно в одном направлении; применяется для выпрямления переменного тока (см. ()), (см.)… …   Большая политехническая энциклопедия

  • Диод — У этого термина существуют и другие значения, см. Диод (значения). Четыре диода и диодный мост. Диод (от др. греч …   Википедия

  • диод — Двухэлектродная электронная лампа, имеющая катод и анод. Примечание. Термин кенотрон рекомендуется применять только для диодов, предназначенных для выпрямления переменного тока. полупроводниковый диод; диод; отрасл. полупроводниковый вентиль… …   Политехнический терминологический толковый словарь

  • Диоды катоды аноды: для чего нужны

    Что такое диод? Для того чтобы ответить на этот вопрос, надо копнуть вглубь, в самое начало, а именно, с чего начинается полупроводник.

    Вакуумная двухэлектродная лампа

    Вступление из теории

    Проводник

    Попробуем представить себе кусок материала проводника, например, меди. Чем он характеризуется: в нем есть свободные носители заряда – электроны. Причем таких отрицательных частиц в нем очень много.

    Если на эту область подать плюс, то все эти отрицательные элементы устремятся к нему, то есть потечет ток через медь. Это известный факт, поэтому в качестве токопроводящих материалов применяют именно медь. К проводникам также относятся такие элементы периодической таблицы Менделеева, как алюминий, железо, золото и многие другие.

    Диэлектрик

    Диэлектрик – это материал, который свободных носителей заряда не имеет и, следовательно, ток не проводит.

    Полупроводник

    Полупроводник – это и металл, и неметалл. Материал, который и проводит ток, и не проводит. В нем мало свободных носителей заряда. Типичными полупроводниками являются кремний, германий.

    Что такое диод

    Кремний является четырехвалентным элементом. Чтобы его превратить в проводник, к нему подмешивают пятивалентный мышьяк. В результате этого соединения появляются лишние электроны, то есть свободные носители заряда. А если добавить к кремнию трехвалентный индий, в материале появятся позитроны, частицы с нехваткой электрона. Из таких областей и состоит диод.

    Полученная структура называется PN элементом или PN-переходом. P – позитивная часть, N – негативная. Одна часть материала обогащена плюсовыми позитронами, другая – минусовыми электронами.

    Как работает диод

    Можно физически сами диоды не видеть, но результат их действия окружает нас повсюду. Эти устройства позволяют управлять потоком тока в указанном направлении. Существует много различных вариантов исполнения диодов. В каких случаях это бывает необходимо? Ниже будут рассмотрены примеры и в некоторой степени принцип работы полупроводниковых диодов.

    Если добавить две металлические обкладки к P и N рабочим областям материала, то получатся электроды анод и катод. Схема подключения электродов к источнику может работать следующим образом:

    • подача напряжения с батарейки к электроду N обеспечивает притяжение позитронов, соответственно к P электроду – электронов;
    • отсутствие напряжения все возвращает в исходное состояние;
    • смена полярности подаваемого напряжения обеспечивает притяжение электронов в обратном направлении к плюсовой пластине, а позитронов – к минусовой.

    В последнем случае избыточные заряды скапливаются на металлических обкладках, тогда как в центре самого материала образуется мертвая изолирующая зона. Таким образом, центральный участок материала становится диэлектриком. В таком направлении устройство не пропускает ток.

    Для информации. Слово происходит от di (double) + -ode.  Определение терминов катод и анод диода, относящихся к контактам, известно каждому человеку. Катод – отрицательный электрод, анод – положительный. Если подать на анод плюс, а на катод – минус, то диод откроется, и электроток по нему потечет.

    Таким образом, диод – это устройство, которое имеет два электрода: катод и анод. Простое нелинейное электронное устройство, состоящее из двух разных полупроводников. Как устроен диод, хорошо видно на изображении.

    Принцип работы диода

    Диоды – это полупроводники, состоящие из областей P и N. Благодаря свойствам PN-перехода диод проводит ток только в одном направлении. Таков принцип действия этих устройств. Для чего нужны они?

    Назначение диодов

    Диоды бывают различного исполнения: от громоздких советских до миниатюрных современных. Может устройство быть одной и той же мощности, но из-за времени выпуска различаться по габаритам. Диоды на большой ток нуждаются в охлаждении, поэтому производятся с креплением под радиатор. Соответственно, устройства без радиатора рассчитаны на малый ток.

    Применение диодов

    Устройства диодов могут быть ориентированы на ограничение или приостановление движения тока. Чрезвычайно распространенным приложением является его использование в качестве выпрямителя.

    Полупроводниковый диодный ограничитель

    Выпрямители

    Поскольку диод позволяет току течь лишь в одном направлении, то переменный ток проходит через диод только положительную или отрицательную часть напряжения синусоидальной волны. Это означает, что можно эффективно преобразовывать переменный ток в постоянный ток, применяя диоды, расположенные в виде полноволнового выпрямителя.

    Например, имеется источник переменного тока. На выходе из него в цепь поставлен диод, через который подключена нагрузка. Что получится? Если источник дает синусоиду, то на выходе диода пройдет только положительная полуволна. И так до следующей полуволны. Но если развернуть диод другой стороной, то на выходе получится отрицательная полуволна, то есть устройство пропускает ток только в одном направлении.

    Если поставить на место диода мост, состоящий из четырех диодов, то на выходе будет сигнал в форме полуволн, напоминающих верблюжий горб. Полуволны будут развернуты все в одном направлении. При установке после диодов дополнительного конденсатора получатся те же полуволны, только сглаженные.

    Мостовой выпрямитель

    Варикапы

    Графический значок варикапа очень напоминает условное изображение полупроводникового диода. Варикап – это и есть обыкновенный диод. Работа устройства основана на зависимости барьерной ёмкости p-n-перехода от обратного напряжения. Если напряжение подается маленькое, емкость получается большая, если подается большое напряжение – емкость становится маленькой. Реально варикапы изменяют свою емкость в несколько раз (до 7 раз).

    Стабилитроны

    Стабилитрон – это полупроводниковый диод, работающий при обратном смещении в режиме пробоя. Выбирают стабилитрон с большим запасом рассеиваемой мощности, потому что он постоянно работает в режиме пробоя. Основное назначение стабилитронов – стабилизация напряжения.

    Основной целью стабилизатора напряжения является поддержание постоянного напряжения на нагрузке, независимо от изменений входного напряжения и тока нагрузки. При изменяющихся условиях тока нагрузки стабилитрон может использоваться для получения стабилизированного выходного напряжения. Это основная причина использования стабилитрона в качестве стабилизатора напряжения.

    Диоды Шоттки

    Диод Шоттки – это низковольтное устройство, в котором используются в качестве электродов металл и обогащенный электронами полупроводник. Напряжение такого диода составляет примерно 0,2-0,4 В, в сравнение с обычным диодом эта величина в два раза меньше.

    Зона применения диода Шоттки ограниченная, поскольку он не может работать без стабилитрона. В основном диоды Шоттки используются в устройствах, работающих в низковольтных цепях при обратном напряжении порядка единиц и нескольких десятков вольт.

    Диодный прибор Шоттки

    Светодиоды

    Светоизлучающие диоды в настоящее время широко применяются в качестве диодных блоков легких энергосберегающих лампочек. Они становятся незаменимыми для жизни людей, поскольку способствуют снижению возрастающих цен на электроэнергию.

    Для информации. Мигающие светодиоды часто применяют в различных сигнальных цепях, для украшения домашнего интерьера. Существуют схемы, с помощью которых можно заставить мигать светодиоды. Сделать мигающие светодиоды – вполне выполнимая задача.

    Светодиоды LED

    Можно совсем кратко ответить на вопрос, что такое диоды, и зачем они нужны. Именно этот элемент способен остановить свободное движение электронов в определенном направлении.

    Видео

    Оцените статью:

    Что такое диод: назначение, устройство, принцип работы

    В электротехнике используется много радиодеталей, и все они имеют свои особенности, но семейство диодов имеет свои удивительные свойства.

    Манипулируя соотношениями примесей или конструктивными особенностями, получают новые возможности этого прибора, используемые совершенно для других целей. Зная, что такое диод, его устройство и принцип работы диода можно научиться использовать его для самых неожиданных решений.

    Приглашаем познакомиться с этим многоцелевым и разнообразным радиоэлементом. А начнем с назначения диода.

    Назначение диода

    Область применения диодов все больше и больше расширяется. Это достигается благодаря тому, что работа над их преобразованием не утихает, а только увеличивается. Рассмотрим, где их можно встретить:

    • выпрямление;
    • детектирование;
    • защита;
    • стабилизация;
    • переключение;
    • излучение.

    На заре своего образования диоды назывались выпрямителями. Они способны пропускать ток в одном направлении и задерживать его в противоположном. Благодаря чему переменный ток становился однонаправленным, пульсирующим. То есть напряжение носило волновой характер.

    Причем выпрямление могло быть как на одном диоде, тогда на выходе была только положительная полуволна, так и на четырех, в этом случае на выходе оставались и положительная, и отрицательная полуволны.

    Другой способ применения – детектирование. Радио и телевизионные сигналы передаются на несущих частотах. В передающих устройствах с помощью модулятора происходит наложение полезного сигнала на несущую частоту.

    Чтобы извлечь полезную информацию, чаще всего применяют диод с конденсатором. В этом случае диод работает как однопериодный выпрямитель, а конденсатор фильтрует ненужные частоты.

    Диод используется для защиты, например, в коммутируемой цепи с индукционной нагрузкой. Если катушку, по которой проходит ток отключить, то электроны под действием электромагнитного поля продолжат двигаться, создавая для ключа опасное высокое напряжение.

    В качестве ключа может быть использован транзистор, который может выйти из строя. Чтобы снять накопленный заряд, параллельно катушке подключают диод, но включают его в обратном направлении относительно движения тока. При отключении выключателя диод возвращает ток на начало катушки, тем самым защищая ключ.

    Несколько измененные диоды способны работать в обратном направлении, пропуская через себя ток, когда

    напряжение превышает допустимое значение. Такие приборы называются стабилитронами, и о них будет сказано ниже.

    Для переключения частот часто требуются переменные конденсаторы. Варикап, еще одна разновидность диода, способен менять свою емкость под действием меняющегося обратного напряжения.

    Наконец, светодиоды и фотодиоды. Светодиоды способны излучать потоки лучистой энергии, фотодиоды, напротив, преобразуют солнечный свет в электрический ток. Фотодиоды по своему назначению также разнообразны и имеют различное применение.

    Из чего состоит диод

    Лучше всего понять, что такое диод поможет его строение. Выделим три основные группы:

    • вакуумные;
    • газонаполненные;
    • полупроводниковые.

    Как у любого другого радиоэлемента у диода есть выводы. Если перевести слово диод с древнегреческого, то получится два электрода. Они носят название:

    В обычном состоянии на анод подается положительное напряжение, на катод отрицательное. В этом случае диод открыт и через него протекает ток.

    На оба вывода могут подаваться положительные потенциалы, но на аноде этот потенциал должен превышать катодный.

    В вакуумных диодах применяются стеклянные или металлические баллоны, из которых выкачан воздух.

    Катод может быть:

    • прямого накала;
    • косвенного накала.

    Катод прямого накала представляет собой спиральную нить, по которой проходит ток, разогревая его. При этом высвобождаются электроны, которые устремляются к аноду, если он имеет положительный потенциал относительно катода.

    Если на аноде напряжение ниже катодного, то электроны возвращаются назад. Таким образом, происходит выпрямление переменного тока. В лампах с косвенным подогревом катод представляет собой короб или цилиндр, внутри него находится нить накала, разогревающая его.

    В отличие от вакуумных диодов в газонаполненных имеется ионизированный газ. Он становится проводником между анодом и катодом. Для включения диода используют сетки или поджигающий электрод.

    Вакуумные и газонаполненные диоды способны пропускать большой ток и работать с повышенным напряжением. Однако они потребляют много энергии для своей работы, поэтому на смену им пришли полупроводники.

    По проводимости электрического тока различают:

    • проводники;
    • полупроводники;
    • диэлектрики.

    Полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками. В обычном состоянии они не проводят ток, но при определенных условиях у них появляется проводимость. Достигается это, например, добавлением примесей. Различают два вида проводимости:

    • с помощью электронов, n-тип;
    • с помощью дырок, p-тип.
    Материал, основным носителем которого служат положительно заряженные атомы. Для этого добавляют акцепторные примеси, при этом получается материал с недостающим количеством электронов. Для n-типа добавляют донорные примеси, материал обладает избытком электронов.

    Соединяя эти два типа получают прибор, способный пропускать ток только в одном направлении.

    Как определить анод и катод диода

    Диоды бывают разного размера, и маркировка может несколько отличаться. Например, на диодах советского образца на корпусе, который был достаточно большим, непосредственно наносился знак диода, указывающий направление движения.

    Корпус, расположенный возле катода, может иметь большое расширение в виде кольца. На некоторых видах устанавливают знаки + и – или делают отметку в виде нарисованного кольца либо точки.

    В случае сомнения можно проверить диод с помощью мультиметра, поставив прибор в режим измерения сопротивления или проверки диода, если есть такой режим.

    Если сопротивление маленькое, значит, щуп с положительным напряжением подключен к аноду, а минусовой к катоду. Большое сопротивление говорит, что щупы подключены в обратном порядке.

    Принцип работы диода

    Осталось посмотреть, как работает диод. Когда происходит соединение двух полупроводников разной проводимостью, между ними появляется пограничная полоса с нейтральным зарядом, поскольку часть электронов занимает часть дырок.

    При прямом включении положительное напряжение подается на дырочную область, а отрицательное на электронную. В этом случае электроны под действием напряжения перескакивают нейтральную зону и, проходя через дырочную область, устремляются к положительному полюсу источника питания.

    Если поменять напряжение, электроны уходят к положительному полюсу, увеличивая нейтральную зону. В этом случае диод закрывается.

    Диод в цепи постоянного тока

    В схеме с постоянным током диод работает как ключ: открывается, когда прямое напряжение превышает пороговое значение и закрывается, когда это напряжение становится меньше.

    Выше было рассмотрена работа диода с катушкой индуктивности. Когда по катушке идет ток, то параллельно подключенный диод находится в закрытом состоянии, так как на аноде и катоде напряжение почти равно.

    Когда цепь размыкается, по катушке продолжает идти ток и накапливается. Напряжение на аноде повышается, диод открывается и пропускает лишний заряд через себя. После падения напряжения он закрывается.

    Обозначение диода на схемах

    Для пояснения работы радиоэлектронного устройства используют электрические принципиальные схемы. Найти диод на схеме не составит труда, потому что обозначение диода осуществляется с помощью треугольника с вертикальным отрезком на его вершине.

    Рядом ставится порядковый номер и буквы VD.

    Диод в цепи переменного тока

    Если диод работает как выпрямитель переменного тока, тогда во время повышения напряжения положительной полуволны диод открывается, а когда напряжение падает ниже порогового значения, он закрывается. Во время отрицательной полуволны включается в работу параллельно подключенный диод, но обращенный в обратном направлении.

    Два других подключены таким же образом к нулевому проводу. При каждой полуволне участвуют в работе два диода, один связан с фазным проводом, другой с нулевым. Снимаемое с них положительное и отрицательное напряжение подается в постоянную цепь.

    Характеристики диода

    Полупроводники очень чувствительны к перегреву, поэтому режим их работы строго оговаривается. Учитываются следующие параметры:
    рабочее, максимальное и импульсное обратное напряжение;

    1. прямое напряжение;
    2. обратный ток;
    3. прямой постоянный, импульсный и ток перегрузки;
    4. рабочая и максимальная частота;
    5. максимальная температура корпуса и перехода.

    Допускается максимальное значение только по одному из указанных параметров. После импульса должно пройти оговоренное время, чтобы прибор успел остыть.

    Виды диодов

    Кроме описанных диодов, используются диоды, у которых характеристики изменены за счет примесей и конструкторских доработок. Остановимся на двух из них: стабилитроне и светодиоде.

    Стабилитроны

    Работа стабилитрона отличается от работы диода. Подключается он в обратном направлении, то есть на анод подают отрицательное напряжение, а на катод положительное. При таком подключении он работает в пробивном режиме.

    Стабилитроны рассчитаны на определенное рабочее обратное напряжение, при достижении которого происходит обратимый пробой. Используются для поддержания определенного напряжения на контролируемом участке цепи. Чтобы ток не превышал рабочее значение, в цепь стабилитрона ставят ограничивающий резистор.

    Светодиоды

    У полупроводниковых приборов p-n-переход из-за внутреннего сопротивления постоянно греется. Это происходит главным образом во время захвата дырками электронов. Высвобождается энергия, нагревающая переход.

    В 60-х годах прошлого столетия был создан светодиод, в котором часть высвобождаемой энергии была лучистой с красным и желто-зеленым свечением. Правда, процентное соотношение было маленьким, всего 0,1% от всей высвобождаемой энергии. Но это было только началом.

    В 70-х годах упорные разработки привели к хорошим показателям. Сначала это был 15% выход, затем дошло до 55%. Такой показатель уже превышал к. п. д. ламп накаливания. Испускаемый свет имеет очень узкий спектр, что позволяет получать очень качественное цветное свечение.

    Оно намного превосходит свет ламп накаливания, пропущенных через светофильтр. Мощность светового потока также была поднята, это дало возможность использовать светодиоды в качестве освещения.

    Тиристоры

    Тиристоры – это общее название для мощных диодов, работающих в режиме ключа. Подразделяются на три вида:

    1. тринистор;
    2. динистор;
    3. симистор.

    Тринистор имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод. При подаче небольшого управляющего напряжения на управляющий электрод тринистор открывается. Динистор открывается при достижении заданного напряжения на его двух выводах. Симистор – это два динистора, включенных навстречу друг другу. То есть он работает, в отличие от динистора, в двух направлениях.

    Исследуя, что такое диод, можно открыть для себя еще много удивительных знаний. Здесь были рассмотрены лишь поверхностные познания, но они уже могут дать понять, что такие элементы радиотехники очень полезны и разнообразны в своем применении.

    Похожие материалы на сайте:

    Понравилась статья — поделись с друзьями!

     

    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!


    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.

    Диоды: описание, подключение, схема, характеристики

    Содержание

    • Принцип работы
    • Разновидности, назначения и примеры использования
    • Вывод
    • FAQ

    Принцип работы

    Диод — один из элементарных “кирпичиков”, который несмотря на свою принципиальную простоту, настолько разнообразен в исполнении и широте применения, что без него не обходится ни одно из электронных устройств, даже радикально отличающихся друг от друга. А профессия у него самая понятная: пропускать ток в одном направлении и не пропускать в обратном, на этом все. Широкими мазками устройство диода можно объяснить и изобразить так:

    Внутри корпуса находятся два электрода из разных материалов, один из них имеет недостаток электронов (так называемый P-тип), другой избыток (P-тип). Между ними имеется граница (P-N переход). Граница эта становится либо проводником, когда плюс напряжения подается на анод диода, либо диэлектриком, когда плюс подается, соответственно, на катод. Вот и все что нам нужно пока знать, если не хотим вдаваться в подробности конструкции и химического состава электродов.

    Разновидности и назначения

    Простота принципа работы вовсе не значит, что диод — узкоспециализированное устройство, годное лишь показать пару трюков. Вот не самая полная таблица разновидностей диодов по конструктивному типу.

    Кратко рассмотрим лишь некоторые из них, которые чаще всего используются в DIY-изделиях.

    Диод универсальный. Он же диод выпрямительный. Исполняет титульные диодные обязанности: пропускает сквозь себя ток только в одном направлении. В современном виде для маломощной электроники выглядит как одноцветный (чаще — черный) цилиндр с поперечной полосой со стороны катода.

    В SMD исполнении они еще компактнее. Полоска присутствует тоже со стороны катода.

    Силовые же диоды, рассчитанные на большие токи, особенно советского производства, выглядят намного суровее и запросто могут быть использованы в качестве холодного оружия. Анод, в данном случае, расположен со стороны “хвоста”.

    Одно из частых применений: “выпрямление” тока, то есть его преобразование из переменного в постоянный. Для этого четыре диода собираются в несложную схему, называемую в народе “диодный мост”.

    Диоды отправляют на плюс только положительные фазы напряжения каждого из входящих электродов, на выходе получается постоянный ток, остается лишь его немного сгладить и привести к нужному вольтажу.

    Защитная функция. Тут все понятно, не допускает случайной переполюсовки, то есть при подключении питания “наоборот” дальнейшая схема не пострадает.

    Защита от индуктивности. Многие потребители тока грешат наличием так называемой индуктивности, то есть в случае отключения питания некоторое время “тормозят”, продолжая по инерции вырабатывать ток самостоятельно, причем в обратном направлении. Ярким примером считается электромотор, будучи раскрученным и отключенным, он превращается в генератор, и пока ротор вращается, в сеть отправляется вполне ощутимый ток. Индуктивностью обладают очень многие устройства и элементы, даже не имеющие механически подвижных частей. Если не принять мер, индуктивный ток способен навредить элементам электрической схемы, особенно таким чувствительным, как, например, транзисторы. В роли защитника проще всего использовать наш диод, подключая его параллельно индуктивной нагрузке, но в обратном направлении.

    Таким образом он пропускает только “правильный” ток, но отсекает вредный индуктивный. На заметку: диод обязателен к использованию с любыми индуктивными элементами в вашей схеме.

    Диодный детектор. В симбиозе с конденсатором способен выделить сигналы определенной частоты из общей массы, что позволяет принимать амплитудно-модулированные данные. Нашел широкое применение в аналоговых радиоприемниках и телевизорах.

    Одним из побочных свойств диода является падение напряжения при его использовании. Для универсального типа оно составляет порядка 0,7-0,8 В, что очень важно учитывать при проектировании. Кроме очевидных минусов, в этом можно заметить и некоторые возможности. Часть особо капризных электронных модулей требует нестандартное питание, к примеру широко известный SIMM800L, способный превратить Ардуино в сотовый телефон. Согласно даташиту напряжение на входе должно составлять от 3,4 до 4,4 В, при меньшем его работа будет нестабильна, при большем начнет перегреваться и, в конечном итоге, сгорит. Проще всего, хоть и не лучше, уменьшить вольтаж добавлением в цепь питания диода или двух, что обеспечит безопасное напряжение. То же самое рекомендуется сделать с сигнальным входом RX.

    Стабилитрон. Он же диод Зенера, по фамилии изобретателя.

    В отличие от универсального диода способен пропускать обратный ток, если тот превышает некоторое заранее установленное в стабилитроне значение. Будучи умышленно подключеным в обратном направлении, выполняет таким образом функцию “перепускного клапана”, сбрасывая “излишки” напряжения на минус.

    В результате — при напряжении на входе выше заданного — на выходе получаем стабильное напряжение с номиналом, который установлен в стабилитроне. Это один из самых простых способов понизить напряжение до заданного, при правильном расчете мощности стабилитрона и токоограничивающего резистора. Кроме того, схема является одной из самых точных, часто используется для калибровки измерительных приборов. В продаже имеется широкий ряд диодов Зенера, отличающихся по рабочему напряжению и мощности, можно подобрать практически под любую задачу. Но необходимо помнить, что стабилитрон только ограничивает напряжение, то есть отсекает лишнее, поднять его до номинала он, конечно же, не сможет.

    Для приведенного выше примера с SIMM800L данный способ добывания правильного вольтажа предпочтительней, так как напряжение будет гораздо стабильнее и точнее.

    Диод Шоттки. Еще одна авторская разновидность, известная также как диод сигнальный. Внешне от универсального ничем не отличается, а на схемах изображается с характерными завитками.

    В отличие от обычного универсального полупроводникового диода, Шоттке имеет два преимущества: очень высокое быстродействие и малое падение напряжения, всего 0,2-0,3 В. К недостаткам, относительно универсального, можно отнести малый максимальный вольтаж и неспособность самовосстанавливаться после пробоя.

    Благодаря своим свойствам диоды Шоттке успешно используются в блоках питания, импульсных стабилизаторах напряжения, в передатчиках и приемниках цифровых сигналов, и прочих устройствах, где важна скорость и нежелательна большая потеря вольтажа.

    Светодиод. Очень популярный электронный компонент. Применяется как источник света (в том числе в невидимых диапазонах), так и для индикации чего угодно. Может похвастаться очень большим количеством разновидностей по форме, размеру, мощности, яркости, цвету и так далее.

    Не следует использовать светодиод для ограничения направления тока, как обычный диод, в неправильной полярности он способен молча, но быстро выйти из строя. Кроме того, он имеет очень малое внутреннее сопротивление и при прямом подключении к источнику питания даже в правильной полярности сгорит тоже быстро, правда уже со спецэффектом. Для подключения в цепь обязательно добавляется токоограничивающий резистор, номинал которого следует рассчитать в зависимости от типа светодиода и вольтажа питания. Например так.

    Популярный трехцветный светодиод, это три обычных светодиода, заточенных в один корпус. И для каждого из них обязательно нужен свой резистор.

    Пример подключения трехцветного светодиода с общим катодом.

    Знаменитый же за последние годы адресный светодиод отличается от многоцветного лишь встроенным в него собственным микроконтроллером (ШИМ-драйвером) и пресловутыми обязательными резисторами. Все в одном микроскопическом корпусе.

    Фотодиод. Как светодиод, только наоборот. Работает в двух режимах: как генератор тока и как детектор освещенности.

    В первом случае, как правило, преобразует солнечный свет в электричество, правда, с небольшим КПД, в районе 20%. Во втором случае подключается в обратной полярности и способен улавливать даже очень слабые отблески света, что в ряде случае может быть полезнее, чем использование для этой цели фоторезистора.


    Вывод

    Диод — многоликий и многофункциональный элемент электроники, решающий ряд разнообразных задач — от защиты электронных схем до генерации тока из солнечного света. Здесь мы рассмотрели лишь малую часть разновидностей диодов и их назначений. Знание возможностей и различий этих простых, но важных устройств и умение применять их в реальных электронных схемах незаменимо для каждого DIY-мастера.

    FAQ

    Вопрос: можно ли использовать стабилитрон в качестве обычного диода?
    Можно, если напряжение заведомо не превышает установленного в этом стабилитроне, но лучше использовать его по назначению.

    Вопрос: если светодиод может сгореть при неправильной полярности, как можно заранее определить где у него плюс, где минус?
    У нового светодиода ножки разной длины, длинная — это плюс (анод). Если же кто-то заранее откусил ножки, можно определить полярность по внешнему виду внутренних электродов, анод намного меньше катода. Также, по слухам, корпус светодиода со стороны анода имеет более выступающую “юбочку”, но это не точно.

    Вопрос: Как проверить работоспособность универсального диода?
    С помощью любого мультиметра. Включаем его в режиме омметра, соединяем красный щуп с анодом, черный с катодом, прибор должен показывать ноль. Если перекинуть щупы наоборот, прибор покажет разрыв цепи (OL в цифровых мультиметрах). Если покажет как-то иначе, значит диод испорчен.

    Вопрос: какова скорость “включения” и “выключения” светодиодов?
    Зависит от типа светодиода. Для обычных, которые чаще всего используются в DIY-проектах, это время составляет сотню-другую наносекунд, то есть довольно быстро, может использоваться, к примеру, для анимации и передачи данных.

    Что такое быстрый диод?

    Диоды — это электрические компоненты, предназначенные для проведения электрического тока в одном направлении и сопротивления его в другом. Быстрый диод — это просто диод, способный как можно быстрее переключаться с проводящего на сопротивление. Диоды делятся на три основные категории: стандартный диод, мягкий диод и быстрый диод. Когда диод должен переключаться между проводящим и сопротивляющим, возникает накопительный заряд, который необходимо учитывать, и различия между тремя типами диодов в основном связаны с тем, как они справляются с этим зарядом.

    Это делается с помощью положительно-отрицательного (PN) полупроводникового перехода, в котором соединяются две отдельные части диода, разделенные тонким материалом. Когда диод осуществляет переход от проводящего к сопротивлению, накопленный заряд в соединении должен быть рассеян до того, как диод эффективно блокирует напряжение. Это известно как «время обратного восстановления» диода, и продолжительность, с которой диод переходит от проводящего тока к противоположному току, измеряется сотнями наносекунд для стандартных и мягких диодов.

    Быстрый диод — самый быстрый, но самый изменчивый способ избавиться от этой дополнительной платы. Это эффективно избавляет от заряда самым быстрым, самым насильственным и насильственным способом без учета того, как ток будет временно нарушать работу системы. Время, необходимое для этого, измеряется в десятках наносекунд для быстрого диода, а не в сотнях наносекунд, которые требуются стандартным и мягким диодам. Рассеянный заряд быстрого диода может вызвать появление в цепи различных высокочастотных (ВЧ) и радиочастотных (РЧ) компонентов. Эти компоненты могут быть демпфированы с помощью резисторов, включенных последовательно с небольшими конденсаторами, чтобы ослабить любое прерывание цепи, но они не делают ничего, чтобы помочь увеличить время обратного восстановления диода.

    Быстрые диоды построены для увеличения скорости обратного времени восстановления за счет плавности действия. Диоды с плавным восстановлением фокусируются на ограничении генерации ненужных гармонических составляющих за счет скорости. Хотя мягкие диоды не фокусируются на скорости обратного времени восстановления, они все же намного быстрее, чем стандартные диоды.

    ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

    Что такое диоды и для чего они используются?

    Простейший полупроводниковый компонент — диод — выполняет множество полезных функций, связанных с его основной целью — управлять направлением потока электрического тока. Диоды позволяют току течь через них только в одном направлении.

    Идеально эффективные диоды выглядят как разомкнутые цепи с отрицательным напряжением, а в остальном они выглядят как короткие замыкания. Но поскольку диоды допускают некоторую неэффективность, их отношение тока к напряжению нелинейно.Таким образом, вам нужно обратиться к таблице данных диода, чтобы увидеть график кривой прямого напряжения любого данного диода относительно его прямого тока, чтобы вы могли выбрать правильный диод для вашего конкретного проекта.

    Тим Ридли / Getty Images

    Применение диодов

    Несмотря на то, что это простые двухконтактные полупроводниковые устройства, диоды жизненно важны в современной электронике. Некоторые из типичных применений диодов включают:

    • Выпрямление напряжения, например преобразование переменного тока в постоянное
    • Изоляция сигналов от источника питания
    • Управление размером сигнала
    • Смешивание сигналов

    Преобразователь мощности

    Одним из важных применений диодов является преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока.Один или четыре диода преобразуют бытовую мощность 110 В в постоянный ток, образуя половинный (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель . Диод пропускает через себя только половину сигнала переменного тока. Когда этот импульс напряжения заряжает конденсатор, выходное напряжение представляется постоянным напряжением постоянного тока с небольшими колебаниями напряжения. Использование двухполупериодного выпрямителя делает этот процесс еще более эффективным за счет направления импульсов переменного тока таким образом, чтобы как положительная, так и отрицательная половина входной синусоидальной волны рассматривались только как положительные импульсы, эффективно удваивая частоту входных импульсов на конденсатор, что помогает поддерживать его в заряженном состоянии и обеспечивать более стабильное напряжение.

    Диоды и конденсаторы создают разные умножители напряжения, чтобы взять небольшое переменное напряжение и умножить его, чтобы получить очень высокое выходное напряжение. При правильной конфигурации конденсаторов и диодов возможны выходы как переменного, так и постоянного тока.

    Демодуляция сигналов

    Чаще всего диоды используются для удаления отрицательной составляющей сигнала переменного тока. Поскольку отрицательная часть сигнала переменного тока обычно идентична положительной половине, очень мало информации теряется в этом процессе ее удаления, что приводит к более эффективной обработке сигнала.

    Демодуляция сигнала обычно используется в радиоприемниках как часть системы фильтрации, чтобы помочь выделить радиосигнал из несущей волны.

    Защита от перенапряжения

    Диоды также хорошо работают в качестве защитных устройств для чувствительных электронных компонентов. При использовании в качестве устройств защиты по напряжению диоды не проводят ток в нормальных условиях эксплуатации, но немедленно замыкают любые выбросы высокого напряжения на землю, где они не могут повредить интегральную схему.Специализированные диоды, называемые ограничителями переходного напряжения , разработаны специально для защиты от перенапряжения и могут выдерживать очень большие скачки напряжения в течение коротких периодов времени, типичные характеристики скачков напряжения или поражения электрическим током, которые обычно вызывают повреждение компонентов и сокращают срок службы электронного устройства. продукт.

    Точно так же диод может регулировать напряжение, выступая в качестве ограничителя или ограничителя — специальной цели, которая ограничивает напряжение, которое может проходить через него в определенной точке.

    Текущее рулевое управление

    Основное применение диодов — управлять током и следить за тем, чтобы он течет только в правильном направлении. Одной из областей, в которой способность диодов к управлению током используется с хорошим эффектом, является переключение с мощности, поступающей от источника питания, на мощность, работающую от батареи. Когда устройство подключено и заряжается — например, сотовый телефон или источник бесперебойного питания — устройство должно потреблять энергию только от внешнего источника питания, а не от батареи, а пока устройство подключено к сети, батарея должна потреблять энергию. и подзарядка.Как только источник питания будет удален, батарея должна запитать устройство, чтобы пользователь не заметил прерывания.

    Хороший пример токового рулевого управления — защита от обратного тока . Рассмотрим, например, вашу машину. Когда ваша батарея умирает 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 в неправильном направлении.

    Логические ворота

    Компьютеры работают в двоичном формате — это бесконечное море нулей и единиц. Деревья двоичных решений в вычислениях основаны на логических вентилях, включенных диодами, которые контролируют, включен ли переключатель («1») или выключен («0»). Хотя в современных процессорах используются сотни миллионов диодов, они функционально такие же, как диоды, которые вы покупаете в магазине электроники, только намного меньше по размеру.

    Диоды и свет

    Светодиодный фонарик — это просто фонарик, освещение которого исходит от светодиода.При наличии положительного напряжения светятся светодиоды.

    Фотодиод, напротив, принимает свет через коллектор (например, мини-солнечную панель) и преобразует этот свет в небольшой ток.

    Спасибо, что сообщили нам!

    Расскажите, почему!

    Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

    Что такое диод? Подробное руководство по диоду.

    Сегодня в этом посте я подробно расскажу о диоде, включая определение диода, символ, работу, характеристики, типы и приложения.

    Давайте начнем.

    Определение:

    Диод — это электрическое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении и показывает максимальное сопротивление для тока, протекающего в противоположном направлении. Диод имеет две клеммы, называемые анодом и катодом. Анод — это положительный вывод, а катод — отрицательный вывод, и ток будет течь только от вывода анода к выводу катода.

    Символ:

    На следующем рисунке показан электрический символ диода.

    Рабочие:

    Работа диода зависит от взаимодействия между P- и N-переходами. P-переход — это область с высокой концентрацией дырок, а N-переход — это область с высокой концентрацией электронов.

    Чтобы понять работу диода, возьмем три следующих условия.

    A: Диод с прямым смещением:

    Состояние прямого смещения возникает, когда материал P-типа диода соединен с положительной клеммой источника, а материал N-типа соединен с отрицательной клеммой источника.

    Сначала, когда мы увеличиваем напряжение от нуля, через диод не будет протекать ток из-за наличия потенциального барьера. Однако, когда приложенное напряжение превышает прямой потенциальный барьер, диод будет вести себя как короткозамкнутый путь, и протеканию тока будут препятствовать внешние резисторы.

    Диод с обратным смещением:

    Это состояние возникает, когда материал P-типа диода подключен к отрицательной клемме источника, а материал N-типа подключен к положительной клемме источника.

    В этом состоянии дырки, присутствующие в P-области, будут смещаться дальше от обедненной области из-за электростатического притяжения. В результате останется больше открытых отрицательных ионов. В этом случае в цепи не будет протекания тока.

    Несмещенный диод на PN-переходе:

    В несмещенных условиях не будет подаваться напряжение от внешнего источника энергии. Когда P- и N-переходы присоединены, это приводит к потоку электронов от материала n-типа к материалу p-типа и потоку дырок от материала p-типа к материалу n-типа.

    Этот поток носителей заряда будет генерировать третью область, где носителей заряда нет, эта третья область называется областью истощения.

    Характеристики:

    Характеристики диодов можно продемонстрировать с помощью вольт-амперной характеристики. Это означает, что для определенного значения тока мы будем измерять соответствующее напряжение на нем. Резисторы показывают линейное соотношение V-I, однако в случае диодов это соотношение иное.На следующем рисунке показана кривая V-I диода.

    Диод работает в трех различных областях в зависимости от приложенного к нему напряжения.

    • Область прямого смещения: Когда на диод подается положительное напряжение, диод включается и через него проходит ток. Для протекания тока через диод в области прямого смещения положительное напряжение должно превышать прямое напряжение Vf.
    • Область обратного смещения: В этой области диод будет выключен, и приложенное напряжение будет меньше прямого напряжения Vf и больше напряжения пробоя Vbr.В этом состоянии устройство показывает максимальное сопротивление для тока, однако через диод будет протекать очень небольшое количество тока, называемого током обратного насыщения.
    • Область пробоя: Когда на диод подается очень большое отрицательное напряжение, это позволяет току течь в обратном направлении от катода к аноду. Эта область называется областью пробоя.

    Типы:

    Диоды делятся на следующие типы.

    Стабилитроны:
    Стабилитроны

    — это сильно легированные полупроводниковые приборы, которые проводят в условиях обратного смещения. Они также известны как диоды обратного пробоя и имеют напряжение пробоя ниже 5 В. Из-за наличия сильно легированного полупроводникового материала стабилитрон представляет собой очень тонкую обедненную область для увеличения напряженности электрического поля.

    Фотодиоды:
    Фотодиоды

    идеально подходят для солнечных батарей и приложений оптической связи, потому что они могут воспринимать свет и в основном упакованы в материал, который позволяет свету проходить через него.Ряд фотодиодов может быть встроен в одно устройство либо в виде двумерной матрицы, либо в виде линейной матрицы.

    Лавинные диоды:

    Лавинные диоды похожи на стабилитроны с одним отличием, то есть оба имеют температурный коэффициент разной полярности. Эти диоды начинают проводить в обратном направлении, когда напряжение обратного смещения превышает напряжение пробоя. При определенном обратном напряжении эти диоды выходят из строя, но не разрушаются.

    Кристаллические диоды:

    Это диоды с точечным контактом.Они содержат полупроводниковый кристаллический материал для катода, а анод состоит из тонкого металла. Эти диоды также называются кошачьими усами-диодами, и их нелегко найти на рынке.

    Светодиодные диоды:
    Светодиодные диоды

    содержат кристаллическое вещество, которое может излучать свет разных цветов, включая оранжевый, красный, зеленый и синий, в зависимости от кристаллического вещества, используемого в диоде. Эти диоды широко используются в сигнальных приложениях и называются устройствами с низким КПД.

    PIN диоды:
    PIN-диоды

    широко используются в силовой электронике, поскольку они могут выдерживать высокие напряжения. PIN-диод содержит структуру p-типа / внутреннего / n-типа из-за нелегированного центрального слоя. Их часто используют в качестве аттенюаторов и переключателей частоты.

    Приложения:

    Диоды используются в следующих приложениях.

    • Используется как ограничитель формы сигнала
    • Используется для управления протеканием тока
    • Встроенный для демодуляции амплитудного сигнала
    • Используется для измерения температуры
    • Используется в конструкции выпрямителей для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока

    Надеюсь, эта статья оказалась для вас полезной.Если у вас есть вопросы, вы можете оставить свой комментарий в разделе ниже. Я хотел бы помочь вам как можно лучше. Спасибо, что прочитали статью.

    Что такое диод? — Учебники

    Мы используем множество различных компонентов в наших электронных устройствах, но диоды обычно являются первым нелинейным компонентом, который люди используют в схеме. Будь то потому, что они превращают сигнал переменного тока в сигнал постоянного тока или потому, что они используют светоизлучающий диод, чтобы что-то показать, диоды появляются довольно часто, и их нелинейные характеристики могут поначалу усложнять задачу.Мы подробно рассмотрим эти проблемы и способы их преодоления позже. А пока давайте просто сделаем обзор диода, определим некоторые важные характеристики и получим хорошее интуитивное понимание того, как они работают.

    Проще говоря, диод — это устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, а не в другом. В идеале он позволяет току течь в одном направлении без какого-либо импеданса или влияния на что-либо, при этом полностью останавливая весь ток в другом направлении, с четкой линией между двумя состояниями.Если есть обратное напряжение, может течь нулевой ток, независимо от того, насколько велико отрицательное падение напряжения. Если есть прямое напряжение, бесконечный ток может течь без какого-либо падения напряжения.

    Рис. 1. Кривая идеального диода IV

    Очевидно, что это не так, но мы иногда используем эту «модель идеального диода», потому что она упрощает нашу жизнь, и кому не нравится, когда все становится проще? Реальность такова, что диоды не начинают проводить ток до тех пор, пока не будет достигнуто определенное прямое напряжение, как правило, но не всегда.7 вольт. А затем ток быстро нарастает, но не сразу уходит в бесконечность.

    Рис. 2. Типичная кривая диодной IV

    Это немного сложнее для проведения расчетов, поэтому иногда бывает компромисс между идеальной моделью и «идеально» реалистичной моделью, то, что мы называем моделью постоянного падения напряжения или моделью CVD. В данном случае, как я всегда себе это представляю, вы берете идеальную модель, но меняете точку, в которой она начинает действовать. Итак, в модели CVD, если у вас что-то меньше 0.Прямое напряжение 7 В, ничего не проводит, но все, что больше 0,7 В, у вас бесконечный ток через модель.

    Рис. 3. График IV постоянного падения напряжения

    Хотя работа с диодами с использованием модели идеального диода или даже модели CVD проще, чем настоящая, на самом деле она все еще нелинейна. Резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности имеют линейную ВАХ, что означает, что ток через них имеет прямолинейную зависимость от напряжения на них.

    Рис. 4. Линейный или омический график IV

    Очевидно, что это не относится к диоду, и поэтому, когда вы решаете схему с диодом, вам нужно сделать некоторые предположения, провести вычисления и затем проверьте свои предположения.У нас есть руководство, в котором это подробно рассматривается — если вы действительно готовы приступить к решению некоторых схем, проверьте это сейчас.

    Рис. 5. Условное обозначение диода

    Возможно, вы уже знакомы со схематическим обозначением обычного диода, но это просто стрелка с плоской полосой на одной стороне. Сторона с перемычкой является катодом и на уровне полупроводников легирована n-примесью. Другая сторона является анодом и на полупроводниковом уровне легирована p-примесью. У нас есть несколько руководств, в которых рассказывается, как это работает и почему это важно, и хотя не обязательно знать, как использовать диод, в конечном итоге вам нужно будет это понять, если ваша конечная цель — стать инженером-электриком или электронщиком.

    Есть несколько важных терминов, которые вам нужно знать, если вы хотите поговорить о диодах или понять их техническое описание.

    • Прямое смещение — когда напряжение на аноде выше, чем на катоде, и если напряжение больше прямого напряжения, течет ток. За исключением стабилитронов, это типичный режим работы диода.
    • Обратное смещение — когда напряжение на катоде выше, чем на аноде. Когда диод смещен в обратном направлении, в идеале ток не будет течь.
    • Прямое напряжение (В F ) — напряжение, при котором диод начинает проводить. Это довольно мало для диодов Шоттки, но становится довольно большим для диодов большой мощности.
    • Обратное напряжение (В R ) — напряжение, при котором при обратном смещении диод начинает проводить. Обычно это нежелательно, поэтому обычно не рекомендуется превышать это напряжение.
    • Пробой — что произойдет, если обратное смещение диода выше его обратного напряжения. Не проблема с стабилитронами, но может привести к необратимому повреждению других диодов.
    • Прямой ток — величина прямого тока, который диод может безопасно проводить. Обычно существует связь между прямым напряжением и прямым током.
    • Обратный ток или ток утечки — сколько тока проводит ваш диод, когда он смещен в обратном направлении и предположительно не проводит. Вы хотите, чтобы это число было как можно меньше, но всегда есть компромиссы.

    И есть несколько различных типов диодов, о которых вы услышите, краткое изложение здесь:

    • Диоды Шоттки — имеют более низкое прямое напряжение и более чувствительны, но имеют более низкое обратное напряжение пробоя.
    • Стабилитроны — предназначены для обратного смещения и имеют очень специфическое напряжение пробоя.
    • Светоизлучающие диоды — создают свет при прямом токе.
    • Фотодиоды — вырабатывают электрическую энергию при воздействии света.
    • Сигнальные диоды — обычные диоды для устройств с низким током (менее 1 А).
    • Силовые диоды — обычные диоды для более высоких токов (1 ампер или больше). Обычно они имеют немного более высокое прямое напряжение, чем сигнальные диоды.Линия между сигнальными и силовыми диодами нечеткая и нечеткая.

    Итак, мы закончили с основами диодов, и я надеюсь, что это руководство поможет вам понять, как работают диоды. Если вы нашли этот учебник интересным или полезным, поставьте ему лайк, а если у вас есть вопросы, оставьте его в комментариях ниже. Увидимся в нашем следующем уроке!

    Что такое диод? (с иллюстрациями)

    Проще говоря, диод похож на односторонний клапан, который позволяет электрическому току течь в одном направлении, но обычно не позволяет ему течь в противоположном направлении.Направление электрического тока в диоде может быть изменено на обратное. Однако даже если это так, поток все равно будет однонаправленным.

    Диод содержит два электрода, которые действуют примерно так же, как полупроводники. Положительный или p-тип обычно является анодом, а отрицательный или n-тип — катодом. Другими словами, катод заряжен отрицательно по сравнению с анодом.Если катод заряжен при таком же или очень близком напряжении к аноду, ток не будет течь.

    В электронике диод действует аналогично носителям заряда.Диоды также можно сравнить с обратными клапанами или переключателями. Если бы вместо потока была задействована жидкость или вода, это было бы похоже на воду, текущую вверх или вниз по потоку. Проще говоря, диод имеет тенденцию допускать поток от входа к потоку, но не наоборот.

    Чтобы изменить направление потока, катод должен заряжаться более высоким напряжением, чем анод.Это известно как лавинное напряжение, но, несмотря на название, не всегда требуется большое количество вольт для изменения направления. На самом деле это может быть разница всего в несколько вольт.

    Диод может преобразовывать электрический ток из переменного в постоянный или из переменного в постоянный.Это называется выпрямлением, и выпрямительные диоды чаще всего используются в слаботочных источниках питания. Переключающий диод чаще всего используется для включения или выключения схемы, а переключающие диоды используются для переключения сигналов высокочастотной полосы. Стабилитрон известен как диод постоянного напряжения из-за того, что даже при изменении напряжения источника питания напряжение стабилитрона остается на постоянном уровне. Диод с барьером Шоттки, когда он используется для высокоскоростного переключения, а не основного выпрямления, используется для таких вещей, как УВЧ и другие высокочастотные сигналы.

    Диод может использоваться для различных целей, включая создание различных сигналов, таких как аналоговый сигнал, частоты, такие как микроволновые частоты, или свет.Те, которые излучают свет, известны как светоизлучающие диоды или светодиоды. Этот тип диода излучает свет, когда через него течет ток. Светодиоды используются для таких вещей, как освещенные элементы в компьютерных системах, часах, дисплеях на микроволновых печах и электронике, солнечном освещении и даже в некоторых более современных конструкциях рождественских огней.

    Что такое диод? Типы, работа и обозначение диода

    В реальном мире диоды не могут достигать нулевого или бесконечного сопротивления.Однако диод будет иметь очень низкое сопротивление в одном направлении и очень высокое сопротивление в другом направлении, чтобы предотвратить протекание тока. Самый распространенный тип диода — полупроводниковый диод. Только когда заданное пороговое напряжение присутствует в прямом направлении, эти диоды начинают проводить электричество. Когда ток течет в этом направлении, говорят, что диоды смещены в прямом направлении. Считается, что диод имеет обратное смещение, если он включен в цепи в противоположном направлении.Здесь мы обсудим работу, типы, применение и обозначение диода.

    Что такое диод?

    Диод — это простейшая форма полупроводниковых диодов, которая функционирует как односторонний переключатель тока. Он позволяет току свободно течь в одном направлении, резко ограничивая ток в другом. Поскольку они преобразуют переменный ток (ac) в пульсирующий постоянный ток (dc), диоды также известны как выпрямители (dc).

    Диод — это электрический компонент с двумя выводами, который проводит электричество в основном в одном направлении.Как видно из названия; диод; два терминала. Диоды используются для ограничения напряжения в цепях, а также для преобразования переменного тока в постоянный. Чтобы получить максимальную отдачу от диодов, используются полупроводники, такие как кремний и германий. Несмотря на то, что они оба передают электричество в одном и том же направлении, способы, которыми они это делают, различаются. Диоды бывают разных форм и размеров, каждый со своим набором приложений.

    Анод и катод определяют полярность диода. Когда на анод подается положительное напряжение, большинство диодов пропускают ток.Когда ток проходит через светодиод, его p-n переход излучает свет. Выпрямитель может быть изготовлен путем последовательного соединения множества диодов с p-n переходом. Стабилитроны имеют четко определенное напряжение пробоя, ниже которого ток течет в противоположном направлении, и стабильное напряжение может поддерживаться, несмотря на изменения напряжения или тока. Варакторные диоды изменяют свою емкость при изменении напряжения смещения; Эти диоды находят широкое применение в передаче сигналов и широко используются в радио- и телеиндустрии.

    Усиление света вынужденным излучением

    Кремний и германий — два полупроводниковых материала, которые можно использовать для изготовления диодов. Диод считается смещенным в прямом направлении, когда напряжение на аноде превышает напряжение на катоде, и он легко проводит ток с минимальным падением напряжения. Считается, что диод имеет обратное смещение, когда напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде. Когда диод проводит, стрелка в символе показывает направление обычного тока.

    Символ диода

    Стрелка в символе диода указывает направление, противоположное потоку электронов. Символ показывает, что ток течет с положительной стороны источника напряжения на отрицательную. Таким образом, стрелка показывает направление обычного тока против направления потока электронов. Показан символ диода

    Виден знак типичного диода. Есть две клеммы, известные как анод и катод. Анод символизирует обычный ток в ситуации прямого смещения.Острие стрелки — это анод, а катод — на другом конце.

    Разница между реакциями деления и синтеза

    Типы диодов

    Вот несколько распространенных типов диодов.

    • Светоизлучающий диод: Также известен как светодиод. Когда ток проходит через электроды, он излучает свет. Работает в области прямого смещения. Светодиоды доступны в различных цветах, даже если есть трехцветные светодиоды (которые могут излучать 3 разных цвета одновременно). Цвет излучаемого света зависит от ширины запрещенной зоны полупроводникового материала.

    • Лазерный диод: Тип диода, который дает когерентный свет на выходе. У них короткий срок службы, но они могут использоваться во многих случаях в приводах компакт-дисков и DVD-дисков.

    • Туннельный диод: Благодаря квантово-механическому процессу, известному как туннелирование, туннельный диод демонстрирует практически отрицательное сопротивление.

    • Лавинный диод: Это очень чувствительный диод, который работает в области обратного смещения под действием лавины.Они используются в фото-детектировании.

    • Стабилитрон: Диод, который работает в области обратного смещения и обеспечивает стабильное опорное напряжение. Он используется в источниках питания для получения опорного напряжения.

    • Варакторный диод: А Варакторный диод — это диод с p-n переходом, который ведет себя как переменный конденсатор при изменении напряжения обратного смещения на его выводах. Он также известен как варакторный диод, поскольку это диод, который может работать как переменный конденсатор.

    • Диод Шоттки: Основное назначение этого диода — выпрямление. У него более низкое прямое напряжение, чем у обычных диодов.

    • Фотодиод: Диод, который выводит ток, когда на него падает свет. Он работает в области обратного смещения и используется в солнечных элементах и ​​приборах обнаружения света. Символ диода показан ниже:

    Что такое диод с PN переходом?

    Диоды или выпрямители с PN переходом — это диоды, которые используются для выпрямления сигнала переменного тока.Они состоят из 2 типов полупроводниковых материалов; р-тип и N-тип. Комбинация двух таких полупроводниковых слоев образует PN переход. Они пропускают ток только в прямом направлении.

    Характеристики диода

    Прямое напряжение VF и прямой ток IF, а также обратное напряжение и ток VR и IR являются основными характеристиками диодов.

    Что такое плазменное состояние материи? Краткое введение

    Смещение диода

    Диод с прямым смещением позволяет электричеству проходить через него.Когда диод смещен в обратном направлении, он действует как изолятор, предотвращая прохождение тока через него. Характеристики диода приведены ниже:

    • Прямое смещение: Смещение, при котором сторона P-типа подключена к положительной клемме, а N-тип — к отрицательной клемме батареи. Падение напряжения на диоде при таком смещении очень мало. При прямом смещении ведет себя как короткое замыкание.

    • Обратное смещение: Это означает смещение, при котором напряжение полностью падает на диоде.Полярность батареи обратная, т. Е. Отрицательная клемма с p-типом и положительная клемма с N-типом. При обратном смещении ведет себя как разомкнутая цепь.

    • Диод с нулевым смещением: Состояние, при котором потенциал на диоде равен нулю.

    Что такое обратное напряжение пробоя?

    Когда диод смещен в обратном направлении и обратное напряжение находится в определенном диапазоне, он просто блокирует ток. Обратный барьер нарушается, если этот диапазон превышен.Напряжение обратного пробоя — это напряжение, при котором происходит пробой. Диод может вести себя наоборот, если напряжение в цепи выше, чем напряжение обратного пробоя. Вот почему на практике диоды имеют высокое обратное сопротивление, а не бесконечное сопротивление.

    Работа диода

    Взаимодействие между полупроводниками n-типа и p-типа необходимо для работы диода. В полупроводнике n-типа много свободных электронов. Другими словами, в полупроводнике n-типа концентрация свободных электронов велика, а концентрация дырок довольно низка.Основными носителями заряда в полупроводнике n-типа являются свободные электроны, а неосновными носителями заряда — дырки в полупроводнике n-типа.

    Полупроводник p-типа содержит большое количество дырок и небольшое количество свободных электронов. В полупроводнике p-типа дырки являются основными носителями заряда, тогда как свободные электроны являются неосновными носителями заряда. Когда два соединения входят в контакт друг с другом, носители распространяются с одной стороны на другую. Поскольку область p-типа имеет высокую концентрацию дырок, а область n-типа имеет низкую концентрацию, дырки начинают диффундировать из области p-типа в область n-типа.Точно так же свободные электроны из зоны n-типа будут дрейфовать к зоне p-типа, где они будут рекомбинировать с дырками с образованием открытых отрицательных ионов. Вдоль линии перехода будет слой отрицательных ионов на стороне p-типа и слой положительных ионов на стороне n-типа. Поскольку все носители заряда рекомбинируются в этой области, слои непокрытых положительных ионов и непокрытых отрицательных ионов образуют область в центре диода, где носителей заряда нет. Эта часть называется областью истощения.

    Что такое ионная связь и свойства ионных соединений?

    Диффузия носителей заряда с одной стороны на другую в диоде больше не происходит после образования обедненной области. Это связано с тем, что в обедненной области сформировалось электрическое поле, которое предотвратит миграцию носителей заряда с одной стороны на другую. Когда диод смещен в прямом направлении, ширина обедненной области уменьшается, а ток увеличивается из-за потока зарядов. В этой ситуации диод называется диодом короткого замыкания.Когда на диод подается обратное напряжение, ширина обедненной области увеличивается, препятствуя прохождению потока электронов. Таким образом, в обратном режиме ток уменьшается, и это называется диодом с разомкнутой цепью.

    Диод работает от переменного или постоянного тока?

    Диоды ведут себя только тогда, когда они смещены вперед. Поскольку переменный ток периодически меняет направление, диод может проводить только полупериоды и изолирует во время отрицательных циклов. Это свойство диода используется при выпрямлении переменного тока в постоянный.

    Применение диода

    Диоды используются в различных областях, некоторые из которых обсуждаются здесь.Диоды можно использовать как выпрямители. Они также используются в логических вентилях, умножителях напряжения, схемах ограничения и ограничения и т.д. 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.

    При изменении полярности напряжения i.е., катод сделан положительным по отношению к аноду, тогда 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, затворов; 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
    • Цепи зажима
    • Цепи зажима
    • Цепи защиты от обратного тока
    • В логических воротах
    • Умножители напряжения

    и многое другое.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 является резистивной, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания, то есть входное синусоидальное напряжение появится на нагрузке (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 формы входного сигнала.

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

    • Ограничители серии
    • Шунтовые ограничители

    Кроме того, они снова подразделяются на разные типы.

    На приведенном выше рисунке показаны клипсаторы положительной серии и шунтирующие зажимы. При использовании этих схем ограничителей 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 уровне V, и, управляя переключателями, мы получаем на выходе логику ИЛИ. 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, такие как удвоитель, 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 полуволновая схема удвоителя напряжения, выходное постоянное напряжение которой вдвое превышает пиковое входное переменное напряжение. 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 2 Вм.

    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 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 использования индуктора или индуктивных нагрузок внезапное отключение источника питания вызывает 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 обеспечивает безопасный путь для прохождения тока, чтобы разрядить напряжение, создаваемое выбросом.

    Диоды в солнечных батареях

    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 — защитить 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.

    Факты о диодах для детей

    Анод и катод. Катод нанесен на корпус.

    Диод — это электронный компонент с двумя электродами (соединителями), который позволяет электричеству проходить через него в одном направлении, а не в другом.

    Диоды могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный (диодный мост).Они используются в источниках питания, а иногда и для декодирования радиосигналов с амплитудной модуляцией (например, в радиоприемнике на кристалле). Светодиоды (светодиоды) — это диоды, излучающие свет.

    Сегодня самые распространенные диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний или иногда германий.

    История

    Первые типы диодов были названы клапанами Флеминга. Это были электронные лампы. Они были внутри стеклянной трубки (очень похожей на лампочку). Внутри стеклянной колбы была небольшая металлическая проволока и большая металлическая пластина.Маленькая металлическая проволока нагревается и выделяет электричество, которое улавливается пластиной. Большая металлическая пластина не нагревалась, поэтому электричество могло проходить через трубку в одном направлении, но не в другом. Клапаны Флеминга больше не используются, потому что они были заменены полупроводниковыми диодами, которые меньше, чем клапаны Флеминга. Томас Эдисон также обнаружил это свойство, работая над своими лампочками.

    Строительство

    Структура лампового диода

    Полупроводниковые диоды состоят из двух типов полупроводников, соединенных друг с другом.У одного типа есть атомы с дополнительными электронами (так называемая n-сторона). У другого типа есть атомы, которым нужны электроны (так называемая p-сторона). Из-за этого электричество будет легко перетекать из стороны со слишком большим количеством электронов в сторону со слишком малым количеством электронов. Однако электричество не будет легко течь в обратном направлении. Эти разные типы сделаны легированием (полупроводник). Кремний с растворенным в нем мышьяком является хорошим полупроводником на n-стороне, а кремний с растворенным в нем алюминием — хорошим полупроводником на p-стороне.Другие химические вещества также могут работать.

    Разъем на стороне n называется катодом, разъем на стороне p называется анодом.

    Функция диода

    Положительное напряжение на стороне p

    Если вы подадите положительное напряжение на сторону p и отрицательное напряжение на сторону n, электроны на стороне n захотят перейти к положительному напряжению на стороне p, а отверстия на стороне p потребуются перейти к отрицательному напряжению на стороне n. Из-за этого ток может существовать, но для его запуска требуется определенное количество напряжения (очень небольшого напряжения недостаточно для протекания электрического тока).Это называется напряжением включения. Напряжение включения кремниевого диода составляет около 0,7 В. Германиевый диод требует напряжения включения около 0,3 В.

    Отрицательное напряжение на стороне p

    Если вместо этого вы подадите отрицательное напряжение на сторону p и положительное напряжение на сторону n, электроны стороны n захотят перейти к источнику положительного напряжения, а не к другой стороне диода. То же самое происходит на стороне p. Таким образом, ток не будет течь между двумя сторонами диода. Повышение напряжения в конечном итоге заставит электрический ток течь (это напряжение пробоя).Многие диоды будут разрушены обратным потоком, но некоторые из них могут выдержать это.

    Влияние температуры

    При повышении температуры снижается напряжение включения. Это облегчает прохождение электричества через диод.

    Типы диодов

    Есть много типов диодов. Некоторые из них имеют очень специфическое использование, а некоторые — множество применений.

    Символы

    Вот некоторые общие символы полупроводниковых диодов, используемые в принципиальных схемах:

    Стандартный выпрямительный диод

    Изменяет A / C (переменный ток, как в сетевой розетке в доме) на D / C (постоянный ток, используемый в электронике).Стандартный выпрямительный диод предъявляет особые требования. Он должен выдерживать большой ток, не сильно зависеть от температуры, иметь низкое напряжение включения и поддерживать быстрое изменение направления тока. Такие выпрямители используются в современной аналоговой и цифровой электронике.

    Светодиод

    Светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Это более долговечный и более эффективный способ создания света, чем лампы накаливания. В зависимости от того, как он был изготовлен, светодиод может быть разного цвета.Светодиоды были впервые использованы в 1970-х годах. Светоизлучающий диод может в конечном итоге заменить лампочку, поскольку развивающиеся технологии делают ее ярче и дешевле (она уже более эффективна и служит дольше). В 1970-х годах светодиоды использовались для отображения чисел в таких приборах, как калькуляторы, и как способ показать, что питание было включено для более крупных приборов.

    Фотодиод

    Фотодиод — это фотодетектор (противоположность светодиода). Он реагирует на входящий свет. Фотодиоды имеют окно или оптоволоконное соединение, которое пропускает свет на чувствительную часть диода.Диоды обычно имеют сильное сопротивление; свет снижает сопротивление.

    Стабилитрон

    Стабилитрон похож на обычный диод, но вместо того, чтобы разрушаться большим обратным напряжением, он пропускает электричество. Напряжение, необходимое для этого, называется напряжением пробоя или напряжением Зенера. Поскольку он построен с известным напряжением пробоя, его можно использовать для подачи известного напряжения.

    Варакторный диод

    Варикап или варакторный диод используется во многих устройствах.Он использует область между p-стороной и n-стороной диода, где электроны и дырки уравновешивают друг друга. Это называется зоной истощения. При изменении величины обратного напряжения изменяется размер зоны истощения. В этой области есть некоторая емкость, и она изменяется в зависимости от размера зоны истощения. Это называется переменной емкостью, или сокращенно варикапом. Он используется в ФАПЧ (контурах фазовой автоподстройки частоты), которые используются для управления высокоскоростной частотой, на которой работает микросхема.

    Ступенчатый восстанавливающий диод

    Символ представляет собой символ диода с своеобразной заглушкой.Используется в цепях с высокими частотами до ГГц. Он очень быстро выключается при прекращении прямого напряжения. Для этого он использует ток, который течет после изменения полярности.

    PIN диод

    Конструкция этого диода имеет внутренний (нормальный) слой между n- и p-сторонами. На более низких частотах он действует как стандартный диод. Но на высоких оборотах он не успевает за быстрыми изменениями и начинает действовать как резистор. Внутренний слой также позволяет ему обрабатывать большие входные мощности и может использоваться в качестве фотодиода.

    диод Шоттки

    Обозначается диодом с буквой «S» на пике. Вместо того, чтобы обе стороны были полупроводниками (например, кремнием), одна сторона — это металл, например алюминий или никель. Это снижает напряжение включения примерно до 0,3 В. Это примерно половина порогового напряжения обычного диода. Функция этого диода заключается в том, что неосновные носители не инжектируются — на n-стороне есть только дырки, но не электроны, а на p-стороне есть только электроны, а не дырки. Поскольку он чище, он может реагировать быстрее, без диффузионной емкости, которая может его замедлить.Кроме того, он создает меньше тепла и более эффективен. Но есть утечка тока с обратным напряжением.

    Когда диод переключается с протекающего тока на неподвижный, это называется переключением. В типичном диоде это занимает десятки наносекунд; это создает некоторый радиошум, который временно ухудшает качество радиосигналов. Диод Шоттки переключается за небольшую часть этого времени, менее наносекунды.

    Туннельный диод

    В условном обозначении туннельного диода в конце обычного обозначения есть своеобразная дополнительная квадратная скобка.

    Туннельный диод состоит из сильно легированного pn-перехода. Из-за этого высокого уровня легирования существует только очень узкая щель, через которую могут проходить электроны. Этот туннельный эффект проявляется в обоих направлениях. После прохождения определенного количества электронов ток через зазор уменьшается, пока не начнется нормальный ток через диод при пороговом напряжении. Это вызывает область отрицательного сопротивления. Эти диоды используются для работы с действительно высокими частотами (100 ГГц).Также они устойчивы к радиации, поэтому их используют в космических кораблях. Они также используются в микроволновых печах и холодильниках.

    Обратный диод

    Символ имеет на конце диода знак, похожий на большой I. Он сделан аналогично туннельному диоду, но n- и p-слой не легирован так высоко. Это позволяет току течь в обратном направлении с небольшими отрицательными напряжениями. Его можно использовать для выпрямления низкого напряжения (менее 0,7 В).

    Выпрямитель с кремниевым управлением (SCR)

    Вместо двух слоев, как у обычного диода, он состоит из четырех слоев, по сути, это два диода, соединенные вместе, с затвором посередине.Когда напряжение проходит между затвором и катодом, включается нижний транзистор. Это позволяет протекать току, который активирует верхний транзистор, и тогда ток не нужно будет включать напряжением на затворе.

    Картинки для детей

    • Кремниевый диод крупным планом. Анод находится справа; катод находится с левой стороны (там, где он отмечен черной полосой). Между двумя выводами виден квадратный кристалл кремния.

    • Электронная лампа с двумя силовыми диодами

    • Крупный план германиевого точечного диода EFD108 в корпусе из стекла DO7, демонстрирующий острый металлический провод ( кошачий усик ), который образует полупроводниковый переход.

    Разное

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *