В какую сторону работает диод

Самым простым по конструкции в семействе полупроводников являются диоды, имеющие в конструкции всего два электрода, между которыми существует проводимость электрического тока в одну сторону. Такой вид проводимости в полупроводниках создается благодаря их внутреннему устройству.

Особенности устройства

Не зная конструктивных особенностей диода, нельзя понять его принципа действия. Структура диода состоит из двух слоев с проводимостью различного вида.

Диод состоит из следующих основных элементов:

• Корпус . Выполняется в виде вакуумного баллона, материалом которого может быть керамика, металл, стекло и другие прочные материалы.
• Катод . Он расположен внутри баллона, служит для образования эмиссии электронов. Наиболее простым устройством катода является тонкая нить, раскаляющаяся в процессе действия. Современные диоды оснащены косвенно накаляющимися электродами, которые выполнены в виде металлических цилиндров со свойством активного слоя, имеющего возможность испускать электроны.
• Подогреватель . Это особый элемент в виде нити, раскаляющейся от электрического тока. Подогреватель расположен внутри косвенно накаляющегося катода.
• Анод . Это второй электрод диода, служащий для приема электронов, вылетевших от катода. Анод имеет положительный потенциал, по сравнению с катодом. Форма анода чаще всего так же, как и катода, цилиндрическая. Оба электрода аналогичны эмиттеру и базе полупроводников.
• Кристалл . Его материалом изготовления является германий или кремний. Одна часть кристалла имеет р-тип с недостатком электронов. Другая часть кристалла имеет n-тип проводимости с избытком электронов. Граница, расположенная между этими двумя частями кристалла, называется р-n переходом.

Эти особенности конструкции диода позволяют ему проводить ток в одном направлении.

Принцип действия

Работа диода характеризуется его различными состояниями, и свойствами полупроводника при нахождении в этих состояниях. Рассмотрим подробнее основные виды подключений диодов, и какие процессы происходят внутри полупроводника.

Диоды в состоянии покоя

Если диод не подключен к цепи, то внутри него все равно происходят своеобразные процессы. В районе «n» есть излишек электронов, что создает отрицательный потенциал. В области «р» сконцентрирован положительный заряд. Совместно такие заряды создают электрическое поле.

Так как заряды с разными знаками притягиваются, то электроны из «n» проходят в «р», при этом заполняют дырки. В итоге таких процессов в полупроводнике появляется очень слабый ток, увеличивается плотность вещества в области «р» до определенного значения. При этом частицы расходятся по объему пространства равномерно, то есть, происходит медленная диффузия. Вследствие этого электроны возвращаются в область «n».

Для многих электрических устройств направление тока не имеет особого значения, все работает нормально. Для диода же, большое значение имеет направление протекания тока. Основной задачей диода является пропускание тока в одном направлении, чему благоприятствует переход р-n.

Обратное включение

Если диоды подсоединять к питанию по изображенной схеме, то ток не будет проходить через р-n переход. К области «n» подсоединен положительный полюс питания, а к «р» — минусовой. В итоге электроны от области «n» переходят к плюсовому полюсу питания. Дырки притягиваются минусовым полюсом. На переходе возникает пустота, носители заряда отсутствуют.

При повышении напряжения дырки и электроны осуществляют притягивание сильнее, и на переходе нет носителей заряда. При обратной схеме включения диода ток не проходит.

Повышение плотности вещества возле полюсов создает диффузию, то есть, стремление к распределению вещества по объему. Это возникает при выключении питания.

Обратный ток

Вспомним о работе неосновных переносчиков заряда. При запертом диоде, через него проходит малая величина обратного тока. Он и образуется от неосновных носителей, двигающихся в обратном направлении. Такое движение возникает при обратной полярности питания. Обратный ток обычно незначительный, так как число неосновных носителей очень мало.

При возрастании температуры кристалла их число повышается и обуславливает повышение обратного тока, что обычно приводит к повреждению перехода. Для того, чтобы ограничить температуру работы полупроводников, их корпус монтируют на теплоотводящие радиаторы охлаждения.

Прямое включение

Поменяем местами полюса питания между катодом и анодом. На стороне «n» электроны будут отходить от отрицательного полюса, и проходить к переходу. На стороне «р» дырки, имеющие положительный заряд, оттолкнутся от положительного вывода питания. Поэтому электроны и дырки начнут стремительное движение друг к другу.

Частицы с разными зарядами скапливаются возле перехода, и между ними образуется электрическое поле. Электроны проходят через р-n переход и двигаются в область «р». Часть электронов рекомбинирует с дырками, а остальные проходят к положительному полюсу питания. Возникает прямой ток диода, который имеет ограничения его свойствами. При превышении этой величины диод может выйти из строя.

При прямой схеме диода, его сопротивление незначительное, в отличие от обратной схемы. Считается, что обратно ток по диоду не проходит. В результате мы выяснили, что диоды работают по принципу вентиля: повернул ручку влево – вода течет, вправо – нет воды. Поэтому их еще называют полупроводниковыми вентилями.

Прямое и обратное напряжение

Во время открытия диода, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм. В этом можно убедиться путем измерения мультиметром.

Сопротивление полупроводникового кристалла может изменяться в зависимости от напряжения. При увеличении этого значения сопротивление снижается, и наоборот.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

Характеристика диодов

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

СХЕМЫ ПОДКЛЮЧЕНИЯ ДИОДОВ

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

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

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

Это самое основное, про что надо помнить.

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

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

Далее несколько менее очевидных схем (для постоянного тока):

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

© 2012-2019 г. Все права защищены.

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

Д иод – самый простейший по устройству в славном семействе полупроводниковых приборов. Если взять пластинку полупроводника, например германия, и в его левую половину ввести акцепторную примесь, а в правую донорную, то с одной стороны получится полупроводник типа P, соответственно с другой типа N. В середине кристалла получится, так называемый P-N переход, как показано на рисунке 1.

На этом же рисунке показано условное графическое обозначение диода на схемах: вывод катода (отрицательный электрод) очень похож на знак «-». Так проще запомнить.

Всего в таком кристалле две зоны с различной проводимостью, от которых выходят два вывода, поэтому полученный прибор получил название диод, поскольку приставка «ди» означает два.

В данном случае диод получился полупроводниковый, но подобные устройства были известны и раньше: например в эпоху электронных ламп был ламповый диод, называвшийся кенотрон. Сейчас такие диоды ушли в историю, хотя приверженцы «лампового» звука считают, что в ламповом усилителе даже выпрямитель анодного напряжения должен быть ламповым!

Рисунок 1. Строение диода и обозначение диода на схеме

На стыке полупроводников с P и N проводимостями получается P-N переход (P-N junction), который является основой всех полупроводниковых приборов. Но в отличии от диода, у которого этот переход лишь один, транзисторы имеют два P-N перехода, а, например, тиристоры состоят сразу из четырех переходов.

P-N переход в состоянии покоя

Даже если P-N переход, в данном случае диод, никуда не подключен, все равно внутри него происходят интересные физические процессы, которые показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Диод в состоянии покоя

В области N имеется избыток электронов, она несет в себе отрицательный заряд, а в области P заряд положительный. Вместе эти заряды образуют электрическое поле. Поскольку разноименные заряды имеют свойство притягиваться, электроны из зоны N проникают в положительно заряженную зону P, заполняя собой некоторые дырки. В результате такого движения внутри полупроводника возникает, хоть и очень маленький (единицы наноампер), но все-таки ток.

В результате такого движения возрастает плотность вещества на стороне P, но до определенного предела. Частицы обычно стремятся распространяться равномерно по всему объему вещества, подобно тому, как запах духов распространяется на всю комнату (диффузия), поэтому, рано или поздно, электроны возвращаются обратно в зону N.

Если для большинства потребителей электроэнергии направление тока роли не играет, – лампочка светится, плитка греется, то для диода направление тока играет огромную роль. Основная функция диода проводить ток в одном направлении. Именно это свойство и обеспечивается P-N переходом.

Далее рассмотрим, как ведет себя диод в двух возможных случаях подключения источника тока.

Включение диода в обратном направлении

Если к полупроводниковому диоду подключить источник питания, как показано на рисунке 3, то ток через P-N переход не пройдет.

Рисунок 3. Обратное включение диода

Как видно на рисунке, к области N подключен положительный полюс источника питания, а к области P – отрицательный. В результате электроны из области N устремляются к положительному полюсу источника. В свою очередь положительные заряды (дырки) в области P притягиваются отрицательным полюсом источника питания. Поэтому в области P-N перехода, как видно на рисунке, образуется пустота, ток проводить просто нечем, нет носителей заряда.

При увеличении напряжения источника питания электроны и дырки все сильней притягиваются электрическим полем батарейки, в области же P-N перехода носителей заряда остается все меньше. Поэтому в обратном включении ток через диод не идет. В таких случаях принято говорить, что полупроводниковый диод заперт обратным напряжением.

Увеличение плотности вещества около полюсов батареи приводит к возникновению диффузии, – стремлению к равномерному распределению вещества по всему объему. Что и происходит при отключении элемента питания.

Обратный ток полупроводникового диода

Вот здесь как раз и настало время вспомнить о неосновных носителях, которые были условно забыты. Дело в том, что даже в закрытом состоянии через диод проходит незначительный ток, называемый обратным. Этот обратный ток и создается неосновными носителями, которые могут двигаться точно так же, как основные, только в обратном направлении. Естественно, что такое движение происходит при обратном напряжении. Обратный ток, как правило, невелик, что обусловлено незначительным количеством неосновных носителей.

С повышением температуры кристалла количество неосновных носителей увеличивается, что приводит к возрастанию обратного тока, что может привести к разрушению P-N перехода. Поэтому рабочие температуры для полупроводниковых приборов, – диодов, транзисторов, микросхем ограничены. Чтобы не допускать перегрева мощные диоды и транзисторы устанавливаются на теплоотводы – радиаторы.

Включение диода в прямом направлении

Показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Прямое включение диода

Теперь изменим полярность включения источника: минус подключим к области N (катоду), а плюс к области P (аноду). При таком включении в области N электроны будут отталкиваться от минуса батареи, и двигаться в сторону P-N перехода. В области P произойдет отталкивание положительно заряженных дырок от плюсового вывода батареи. Электроны и дырки устремляются навстречу друг другу.

Заряженные частицы с разной полярностью собираются около P-N перехода, между ними возникает электрическое поле. Поэтому электроны преодолевают P-N переход и продолжают движение через зону P. При этом часть из них рекомбинирует с дырками, но большая часть устремляется к плюсу батарейки, через диод пошел ток Id.

Этот ток называется прямым током. Он ограничивается техническими данными диода, некоторым максимальным значением. Если это значение будет превышено, то возникает опасность выхода диода из строя. Следует, однако, заметить, что направление прямого тока на рисунке совпадает с общепринятым, обратным движению электронов.

Можно также сказать, что при прямом направлении включения электрическое сопротивление диода сравнительно небольшое. При обратном включении это сопротивление будет во много раз больше, ток через полупроводниковый диод не идет (незначительный обратный ток здесь в расчет не принимается). Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что диод ведет себя подобно обычному механическому вентилю: повернул в одну сторону – вода течет, повернул в другую – поток прекратился. За это свойство диод получил название полупроводникового вентиля.

Чтобы детально разобраться во всех способностях и свойствах полупроводникового диода, следует познакомиться с его вольт – амперной характеристикой. Также неплохо узнать о различных конструкциях диодов и частотных свойствах, о достоинствах и недостатках. Об этом будет рассказано в следующей статье.

Если диод пропускает в обе стороны

Сегодня без электроники никуда. Она является составной частью любого современного прибора или гаджета. При этом все приборы, как это ни печально, не могут работать вечно и периодически ломаются. Одной из довольно распространенных причин поломки целого ряди электроприборов, является выход из строя такого элемента электросети, как диод.

Провести проверку исправности этого компонента можно своими руками в домашних условиях. Эта статья расскажет вам, как проверить диод мультиметром, а также о том, что собой представляют данные элементы и каков сам измерительный прибор.

Диод диоду рознь

Стандартный диод представляет собой компонент электросети и выступает в роли полупроводника с p-n переходом. Его строение позволяет пропускать ток по цепи только в одном направлении — от анода к катоду (разные концы детали). Для этого нужно подать на анод «+», а на катод – «-».

Обратите внимание! Течь в обратном направлении, от катода к аноду, электрический ток в диодах не может.

Из-за такой особенности изделия, при подозрении на предмет поломки, его можно проверить тестером или мультметром.
На сегодняшний день в радиоэлектронике существует несколько видов диодов:

• светодиод. При прохождении электрического тока через такой элемент он начинает светиться в результате трансформации энергии в видимое свечение;
• защитный или обычный диод. Такие элементы в электросети выполняют роль супрессора или ограничителя напряжения. Одной из разновидностей данного элемента является диод Шоттки. Его еще называют как диод с барьером Шоттки. Такой элемент при прямом включении дает малое падение напряжения. В Шоттки вместо p-n перехода применяется переход металл-полупроводник.

Если обычные детали и светодиоды используются в превалирующем большинстве электроприборов, то Шоттки – преимущественно в качественных блоках питания (например, для таких приборов, как компьютеры).
Стоит отметить, что проверка обычного диода и Шоттки практически ни чем особым не отличается, так как проводится по одному и тому же принципу. Поэтому не стоит беспокоиться по данному вопросу, ведь принцип работы и Шоттки, и обычных диодов идентичен.

Обратите внимание! Здесь только стоит отметить, что Шоттки в большинстве случаев встречаются сдвоенными, размещаясь в общем корпусе. При этом они имеют общий катод. В такой ситуации можно эти детали не выпаивать, а проверить «на месте».

Являясь компонентом электронной схемы, такие полупроводниковые элементы довольно часто выходят из строя. Самыми распространенными причинами выхода их из строя бывают:

• превышение максимально допустимого уровня прямого тока;
• превышение обратного напряжения;
• некачественная деталь;
• нарушение правил эксплуатации прибора, установленных производителем.

При этом вне зависимости от причины потери работоспособности выход из строя может быть непосредственно обусловлен либо «пробоем», либо коротким замыканием.

В любом случае, если имеется предположение о выходе электросети из строя в зоне полупроводника, необходимо провести его диагностику с помощью специального прибора – мультиметра. Только для проведения таких манипуляций необходимо знать, как проверить диод с его помощью правильно.

Мультиметр

Мультиметр является универсальным прибором, который выполняет ряд функций:

• измеряет напряжение;
• определяет сопротивление;
• проверяет провода на предмет наличия обрывов.

С помощью этого прибора даже можно определить пригодность батарейки.

Как проводится проверка

После того, как мы разобрались с полупроводниками электрической схемы и предназначением прибора, можно ответить на вопрос «как проверить диод на исправность?».
Вся суть проверки диодов мультиметром заключается в их односторонней пропускной способности электрического тока. При соблюдении этого правила элемент электрической схемы считается функционирующим правильно и без сбоев.

Обычные диоды и Шоттки можно спокойно проверить с помощью данного прибора. Чтобы проверить этот полупроводниковый элемент мультиметром, необходимо проделать следующие манипуляции:

• необходимо удостовериться, что на вашем мультиметре имеется функция проверки диодов;
• при наличии такой функции подключаем щупы прибора к той стороне полупроводника, с которой будет осуществляться «прозвон». Если данная функция отсутствует, тогда переводим прибор с помощью переключателя на значение 1кОМ. Также следует выбрать режим для измерения сопротивления;
• красный провод измерительного устройства необходимо подключить к анодному концу, а черный – к катодному;
• после этого нужно наблюдать за изменениями прямого сопротивления полупроводника;
• делаем выводы о имеющемся или отсутствующем напряжении

После этого прибор можно переключить, чтобы проверить на предмет утечки или высокого замыкания. Для этого необходимо поменять места вывода диода. В таком состоянии также необходимо провести оценку полученных значений прибора.

Проверка диодного моста

Иногда имеется ситуация, когда нужно проверить на работоспособность диодный мост. Он имеет вид сборки, состоящей из четырех полупроводников. Они соединяются таким образом, чтобы переменное напряжение, подаваемое к двум из четырех спаянных элементов, переходило в постоянное. Последнее снимается с двух других выводов. В результате происходит выпрямление переменного напряжения и перевод его в постоянное.

По сути, принцип проверки в этой ситуации остается таким же, как было описано выше. Единственной особенностью тут является определение, к какому выводу будет подключен измерительный прибор. Здесь имеется четыре варианта подключения, которые следует «прозвонить»:

• выводы 1 – 2;
• выводы 2 – 3;
• выводы 1 – 4;
• выводы 4 – 3;

Проверив каждый выход, вы получите четыре результата. Полученные показатели следует оценивать по тому же принципу, что и для отдельного полупроводника.

Анализируем результаты

При проверке диодов (обычного и Шоттки) с помощью мультиметра, вы получите определенный результат. Теперь нужно понять, что он может означать. К признакам, которые свидетельствуют в пользу исправности полупроводника, относятся следующие моменты:

• при подключении детали электросхемы к прибору последний будет выдавать величину имеющегося прямого напряжения в этом элементе;

Обратите внимание! Разные типы диодов обладают различным уровнем напряжения, по которому они и отличаются. Например, для германиевых изделий этот параметр составит 0,3-0,7 вольт

• при подключении обратным способом (щуп прибора к аноду изделия) будет регистрироваться ноль.

Если эти два показателя соблюдаются, то полупроводник работает адекватно и причина поломки не в нем. А вот если хотя бы одни из параметров не соответствует, то элемент признается негодным и подлежит замене.
Кроме этого следует учитывать, что возможна не поломка, а «утечка». Этот неприятный дефект может проявиться при длительной эксплуатации прибора или некачественной сборке.
При наличии короткого замыкания или утечки, полученное сопротивление будет довольно низким. Причем вывод необходимо делать, основываясь на виде полупроводника. Для германиевых элементов этот показатель в данной ситуации будет иметь диапазон от 100 килоом до 1 мегаом, для кремниевых — тысячи мегаом. Для выпрямительных полупроводников данный показатель будет в разы больше.

Как видим, своими силами не так уж и сложно провести оценку работоспособности полупроводников в любом электроприборе. Вышеописанный принцип подходит для проверки диодных элементов различных типов и видов. Главное в этой ситуации правильно подключить измерительный прибор к полупроводнику и проанализировать полученные результаты.

что такое диод — это НЕ сложно

Диод это – полупроводниковый прибор, который пропускает электрический ток только в одном направлении.

Это очень краткое описание свойства диода и его работы и самое точное. Теперь давай разберемся подробнее, тем более, что с диода ты начинаешь свое знакомство с огромным семейством полупроводников. Что такое полупроводник? Из самого названия полупроводник, понятно, это проводящий на половину. В конкретном случае диод пропускает электрический ток только в одну сторону и не пропускает его в обратном направлении. Работает как система ниппель или золотник в камере автомобиля или велосипеда. Воздух, нагнетаемый насосом через золотник или ниппель поступает в камеру автомобиля и не выходит обратно за счет запирания его золотником. На рисунке изображен диод так как его обозначают на электрических схемах.

В соответствии с рисунком, треугольник (анод) показывает в какую сторону проходит электрический ток от плюса к минусу диод будет «открыт», соответственно со стороны вертикальной полосы (катода) диод будет «заперт».

Это свойство диода используется для преобразования переменного тока в постоянный для этого из диодов собирается диодный мост.

Диодный мост

Как работает диодный мост. На следующем рисунке изображена принципиальная схема диодного моста. Обрати внимание, что на вход диодного моста подается переменный ток, на выходе уже получаем постоянный ток. Теперь давай разберемся как происходит преобразование переменного тока в постоянный.

Если ты читал мою статью “Что такое переменный ток” ты должен помнить, что переменный ток меняет свое направление с определенной частотой. Проще говоря, на входных клеммах диодного моста, плюс с минусом будут меняться местами с частотой сети (в России эта частота составляет 50 Герц), значит (+) и (–) меняются местами 50 раз в секунду. Допустим в первом цикле на клемме “А” будет положительный потенциал (+) на клемме “Б”отрицательный (–) . Плюс от клеммы “А” может пройти только в одном направлении по красной стрелке, через диод “Д1” на выходную клемму со знаком (+) и далее через резистор (R1) через диод “Д3” на минус клеммы “Б”. В следующем цикле когда плюс и минус поменяются местами, все произойдет с точностью до наоборот. Плюс с клеммы “Б” через диод “Д2” пройдет на выходную клемму со знаком (+) и далее через резистор (R1) через диод “Д4” на минус клеммы “А”. Таким образом получаем на входе выпрямителя постоянный электрический ток который движется только в одном направлении от плюса к минусу (как в обычной батарейке). Этот способ преобразования переменного тока в постоянный используется во всех электронных устройствах которые питаются от электрической сети 220Вольт. Кроме диодных мостов собранных из отдельных диодов применяют электронные компоненты в которых для удобства монтажа выпрямительные диоды заключены в один компактный корпус. Такое устройство называют “диодная сборка”.

Диоды бывают не только выпрямительные. Есть диоды проводимость которых зависит от освещенности их называют “фотодиоды” обозначаются они так –

Выглядеть могут так —

Светодиоды, тебе хорошо известны, они встречаются и в елочной гирлянде и в мощных прожекторах и фарах автомобилей. Н схеме они обозначаются так –

Выглядят светодиоды так —

Как проверить диод

Проверить диод можно обычным тестером – мультиметром, для проверки переключаем тестер в режим прозвонки. Подключаем щупы прибора к электродам диода, черный щуп к катоду

(на корпусах современных диодах катод обозначен кольцевой меткой), красный щуп подключаем к аноду (как ты уже знаешь диод пропускают напряжение только в одну сторону) сопротивление диода будет маленьким т.е. цифры на приборе будут иметь значение большое значение.

Переключаем щупы прибора наоборот —

сопротивление будет очень большим практически бесконечным. Если у тебя все получится так как я написал, диод исправен, если в обоих случаях сопротивление очень большое значит “диод в обрыве” неисправен и не пропускает напряжение вообще, если сопротивление очень маленькое значит диод пробит и пропускает напряжение в обоих направлениях.

Как проверить диодный мост

Если диодный мост собран из отдельных диодов, каждый диод проверяют отдельно, как было описано выше. Выпаивать каждый диод из схемы не обязательно, но лучше отключить плюсовой или минусовой вывод выпрямителя от схемы.

Если нужно проверить диодную сборку, где диоды находятся в одно корпусе и добраться до них невозможно, поступаем следующим образом,

Подключаем один щуп мультимерта к плюсу диодной сборки, а вторым поочередно касаемся к выводам сборки куда подается переменный ток. В одном направлении прибор должен показать малое сопротивление при смене щупов в обратном направлении очень большое сопротивление. После чего также проверяем выпрямитель относительно минусового выхода. Если при измерении показания в обоих направления будут малыми ил большими диодная сборка неисправна.

Высокочастотные диоды, импульсные, туннельные, варикапы все эти диоды широко применяются в бытовой и специальной аппаратуре. Для того, чтобы понять и разобраться, как правильно применять и где какие использовать диоды, необходимо совершенствовать свои знания изучать специальную литературу и конечно не стесняться задавать вопросы.

Как из переменного напряжения получить постоянное или как работает диод.

В какую сторону движутся электроны?

Современной теории об электричестве не под силу рассказать нам, в какую сторону течет ток. Представьте себе простую электронную схему, клемма батарейки – диод – лампочка – клемма батарейки. Я думаю, вряд ли кто-то из Вас видел в живую такую схему. Батарейку как отдельный элемент пока рассматривать не будем. Весь интерес состоит в том, что теперь, если мы установим диод между лампой и АКБ согласно современной физике, то лампочка не загорится, если же вопреки общепринятым законам, то она загорится.Официальная наука утверждает, что движение электронов происходит от минусовой клеммы к плюсовой, чем заморочили головы целых поколений, но против фактов никуда… Таким образом движение происходит от плюса к минусу.! Электрон — это отрицательно заряженная частица.! Диод — деталь, пропускающая положительное электричество в одном направлении.Если бы у нас была возможность протестировать, т.е. собрать цепь, в которой между минусом аккумулятора и лампочкой стоял бы диод, то схема не заработала бы, стоило нам переместить диод, чтобы он пропускал какую-то силу от плюса аккумуляторной батареи, вуаля, лампочка загорелась. К слову, сегодня все схемы современных электронных устройств читаются от плюса к минусу! Что входит в серьезное противоречие с теорией. Интересно, что нам скажет по этому поводу сама научная практика? А вот и ответ. Учебник «Основы электротехники»: «За направление электрического тока следовало бы считать направление движения свободных электронов по металлическому проводнику, однако за направление электрического тока условно принято считать направление движения положительных зарядов в проводнике. Эта условность сложилась исторически и в настоящее время сохранила свою силу в электротехнике». Вот что интересно, это слово «условно» употреблено не просто так, просто практика показывает, что движение происходит от плюса к минусу, а официальные лица отказываются признавать этот простой факт, почему? я опишу ниже. Более того таким тоном они пытаются как бы прировнять движение в одном направлении и в другом, они как бы равнозначны. Но о равнозначности здесь не может быть и речи, это не «Эзотерика», как вы сможете прочитать схему телевизора, не зная в какую сторону течет ток?Хорошо, как и обещал, идем дальше и представим, что электричество — это направленное движение электронов. Снова вернемся к нашему примеру, диод пропускает ток от плюса к минусу и схема работает, т.е. если верить физике, то электроны со знаком минус передвигаются от плюса к минусу. Вывод интересный и кажется абсолютной ерундой:! Тогда отрицательные заряды должны заранее находиться на плюсовой клемме.! Вряд ли такие заряды покинут плюсовую клемму, т.к. они же должны притягиваться.! Зачем эти электроны будут двигаться в сторону отрицательной клеммы, т.к. они должны отталкиваться друг от друга.Разобравшись с огромным количеством таких мелочей, которые как ком копятся у самых истоков науки, мы сможем открыть для себя новые горизонты.

Как работает диод | Шаг за шагом

Основой любого полупроводникового диода, как точечного, так и плоскостного, являются два примыкающих друг к другу участка полупроводникового материала (германия или кремния). Один из этих участков называется зоной n, другой — зоной р. Область между этими зонами подучила название «рn-переход» (рис. 34).

Во всяком полупроводнике, в отличие от изолятора, имеется значительное количество свободных электрических зарядов, благодаря которым в полупроводнике может существовать ток. В полупроводнике зоны n имеются свободные отрицательные заряды — электроны. Этим определилось и само название зоны — буква «n» является первой буквой слова «negativ» — отрицательный. Название зоны «р» происходит от слова «positiv» — положительный, так как в этой зоне имеются свободные положительные заряды.

Раньше, когда мы говорили о свободных положительных зарядах в жидких и газообразных проводниках (лист 8), то имели в виду свободные, то есть слабо связанные друг с другом, положительные ионы (атомы с недостающим электроном), которые могут легко перемещаться под действием электрических сил.

Сейчас не время подробно разбирать, что происходит в полупроводниках, так как это отвлечет нас от основной темы. Поэтому мы заметим лишь, что в полупроводниковом материале зоны р все атомы, в том числе и положительные ионы, неподвижны. Однако положительные заряды в зоне р все-таки перемещаются. Для того чтобы как-нибудь обойти это несоответствие, мы будем рассматривать процесс крайне упрощенно (это нас пока устраивает) и считать, что в зоне р имеется некоторое количество свободных положительных зарядов, которые могут перемещаться в любом направлении.

Не нужно думать, что зона n и зона р — это два отдельных кусочка разных полупроводников, составленных вместе. Диод делают из одного кристалла, обычно из германия типа n, то есть из германия, в котором имеются свободные электроны. В один из участков этого кристаллика вводят примесь, под действием которой в германии появляются свободные положительные заряды, и таким образом появляется зона р. К участкам кристалла, соответствующим зонам n и р, припаивают или присоединяют другим способом два проволочных вывода, а сам кристалл заключают в герметический корпус.

В точечных диодах один из контактов с кристаллом осуществляется с помощью металлической иглы. Вблизи ее острия, упирающегося в кристалл, образуется очень небольшая микроскопическая зона р. В плоскостных диодах зона р имеет значительно большие размеры, и контакт с ней осуществляется с помощью плоской металлической пластинки (лист 121).

Итак, во всяком полупроводниковом диоде имеется два вывода, один из которых соединен с зоной n, а другой — с зоной р. С помощью этих выводов диод и включается в электрическую цепь.

Предположим, что мы подключили диод к обычной батарейке, причем подключили таким образом, что «минус» батарейки соединен с зоной р, а «плюс» — с зоной n. В этом случае электрические заряды как бы оттянутся от границы раздела зон, между зонами появится участок, обедненный свободными электрическими зарядами, то есть участок по своим свойствам очень близкий к изолятору (рис. 35). Таким образом, при выбранной полярности подключения батареи рn-переход почти не пропускает электрический ток, и полупроводниковый диод можно рассматривать как очень большое сопротивление.

Если сменить полярность подключения батареи, то есть приложить напряжение «плюсом» к зоне р, а «минусом» — к зоне n, то электрические заряды, как положительные, так и отрицательные, подойдут вплотную к границе раздела и, перейдя эту границу, будут двигаться к соответствующим зажимам батареи. В этом случае рn-переход хорошо пропускает ток, и диод обладает малым сопротивлением.

Процессы, происходящие в рn-переходе, мы, конечно, рассмотрели крайне упрощенно, но это не помешало нам прийти к совершенно правильному выводу: полупроводниковый диод в одну сторону пропускает ток хорошо, а в другую практически не пропускает. За это свойство диод часто называют вентилем.

В способности диода пропускать ток только в одну сторону можно легко убедиться самому, собрав простейшую цепь из диода, головных телефонов (телефоны обязательно должны быть высокоомные, то есть должны иметь сопротивление 1000 ом и более) и батарейки карманного фонаря. Если диод включен так, что он проводит ток, то в момент замыкания цепи в телефонах будут слышны сильные щелчки. Если же изменить полярность включения диода (или, что то же самое, изменить полярность включения батарейки), то диод будет обладать большим сопротивлением, то есть почти не будет пропускать ток, и щелчков в телефоне слышно не будет.

Именно односторонняя проводимость является тем свойством полупроводникового диода, которое позволяет произвести преобразование модулированного тока высокой частоты с последующим выделением необходимого нам низкочастотного (звукового) сигнала.

О том, как это делается, вы узнаете, познакомившись с работой простейшего приемника. Постройка такого приемника не займет у вас много времени.

Модератор форума: Igoran, Sam

Форум радиолюбителей » СХЕМЫ » НАЧИНАЮЩИМ » Помогите определить что это и исправность

Помогите определить что это и исправность

Сб, 23.05.2015, 13:54 | Сообщение # 1AndreyP

Помогите определить, что это за элементы.
На них выгравировано в две строки 33 и А2А. Сам элемент в разные стороны прозванивается по разному и имеет риску — ориентация по направлению тока. Элементы А и Б сориентированы противоположным образом.

Если мерять сопротивление (на тестере 20к), то в одном направлении у всех 233, а если в обратном то у всех кроме 1 и 2 -го — 14,6, а на 1 и 2 появляется какое-то значение (6, 8, и 10..) и тут же сбрасывает на 1.
В режиме проверки диода звонятся только в одну сторону.
Это говорит о чем-то?

Слева от буквы А большой круглый диод (?). Он может прозваниваться в режиме диода в обе стороны?

*прим. модератора: учимся вставлять фото.

Сб, 23.05.2015, 14:22 | Сообщение # 2PVladimir

AndreyP,там же все написано. и есть обозначение ,это все диоды ,что обведено это смд диоды
сам же написал и себе ответил

Сб, 23.05.2015, 14:30 | Сообщение # 3AndreyP

Спасибо, я не знал, что это смд диоды, поэтому в поиске не находил.

Такое поведение, что на замере сопротивления данные на двух диодах срываются на 1 нормально?

То, что большой диод звонится в обоих направлениях, но с разными данными нормально?

Сб, 23.05.2015, 15:04 | Сообщение # 4AndreyP

В самом начале неисправности — на холодную ошибка, а с прогревом (но длительным) она проходила.
Вот тут человек писал о похожем, но.

Сб, 23.05.2015, 18:12 | Сообщение # 5DarkRus66
Вс, 24.05.2015, 12:54 | Сообщение # 6npokon
Вс, 24.05.2015, 13:44 | Сообщение # 7HAWES
Вс, 24.05.2015, 15:07 | Сообщение # 8rylan
Ср, 27.05.2015, 19:00 | Сообщение # 9telpuk1984

Добавлено (27.05.2015, 19:00)
———————————————
3 как я понял конденсатор , но какое напряжение?

Как видно на схеме, это практически предыдущий вариант, но уже задействован синий провод REM магнитолы и пара диодов. Для тех, кто не в теме поясню: Диод это такая деталька, которая пропускает электрический ток только в одну сторону. Если допустим через диод подключить к батарейке лампочку, то при одной полярности лампочка будет гореть, а если полярность сменить то лампочка потухнет. Объяснение очень грубое, нюансов там своя гора, но тонкости все нам и нафиг не упали. Этого достаточно) Для схемы подойдут любые малогабаритные диоды способные работать с напряжением 15 вольт и более и током до 0.1 ампер. На схеме диоды обозначаются как стрелочка с чертой. Стрелочка обозначает в какую сторону диод пропустит ток. На самом диоде носик стрелки подкрашивается полоской, либо прям на диоде нарисована стрелка. На схеме рядом с символом диода пририсовал фотки диодов с соответствующим схеме расположением для удобства. Пара слов о том, как работает схемка: При повороте ключа в замке, ток потечет от замка через диод на конаткт АСС магнитолы. Соответственно она запустится и подаст напряжение на свой провод REM, с помощью которого мы обычно управляем усилителями. С REM провода ток потечет через второй диод снова на контакт АСС магнитолы. Таким образом магнитола сама себя будет поддерживать во включенном состоянии и ей уже будет без разницы есть напряжение от замка зажигания или нет. Диоды в схеме служат для того, чтобы ток не пошел от замка в REM контакт и от REM в замок. Данная схема уже позволит слушать магнитолу с заглушенным движком. Достаточно будет всего лишь запустить ее с повернутым ключом. Минус такого подключения в том, что вы можете просто забыть магнитолу включенной и она сожрет аккум. Ну и магнитола не сможет запуститься автоматически при повороте ключа. Каждый раз придется ее тыкать руками. Следующие три схемы это разные вариации исполнения одной и той же идеи. Во всех трех схемах мы задействуем блок управления центральным замком сигнализации.

Password recovery

Восстановите свой пароль

Ваш адрес электронной почты

Пароль будет выслан Вам по электронной почте.

Правильное включение светодиода — НТЦ «ОРБИТА»

Светодиод — это диод способный светится при протекании через него тока. По-английски светодиод называется light emitting diode, или LED.

Цвет свечения светодиода зависит от добавок добавленных в полупроводник. Так, например, примеси алюминия, гелия, индия, фосфора вызывают свечение от красного до желтого цвета. Индий, галлий, азот заставляет светодиод светится от голубого до зеленного цвета. При добавке люминофора в кристалл голубого свечения, светодиод будет светиться белым светом. В настоящее время промышленность выпускает светодиоды свечения всех цветов радуги, однако цвет зависит не от цвета корпуса светодиода, а именно от химических добавок в его кристалле. Светодиод любого цвета может иметь прозрачный корпус.

Первый светодиод был изготовлен в 1962 году в Университете Иллинойса. В начале 1990-ых годов на свет появились яркие светодиоды, а чуть позже сверх яркие.
Преимущество светодиодов перед лампочками накаливания не оспоримы, а именно:

* Низкое электропотребления – в 10 раз экономичней лампочек
* Долгий срок службы – до 11 лет непрерывной работы
* Высокий ресурс прочности – не боятся вибраций и ударов
* Большое разнообразие цветов
* Способность работать при низких напряжениях
* Экологическая и противопожарная безопасность – отсутствие в светодиодах ядовитых веществ. светодиоды не греются, от чего пожары исключаются.

Маркировка светодиодов

Рис. 1. Конструкция индикаторных 5 мм светодиодов

В рефлектор помещается кристалл светодиода. Этот рефлектор задает первоначальный угол рассеивания.
Затем свет проходит через корпус из эпоксидной смолы . Доходит до линзы — и тут начинает рассеиваться по сторонам на угол, зависящий от конструкции линзы, на практике — от 5 до 160 градусов.

Излучающие светодиоды можно разделить на две большие группы: светодиоды видимого излучения и светодиоды инфракрасного (ИК) диапазона. Первые применяются в качестве индикаторов и источников подсветки, последние — в устройствах дистанционного управления, приемо-передающих устройствах ИК диапазона, датчиках.
Светоизлучающие диоды маркируются цветовым кодом (табл. 1). Сначала необходимо определить тип светодиода по конструкции его корпуса (рис. 1), а затем уточнить его по цветной маркировке по таблице.

Рис. 2. Виды корпусов светодиодов

Цвета светодиодов

Светодиоды бывают почти всех цветов: красный, оранжевый, желтый, желтый, зеленый, синий и белый. Синего и белого светодиода немного дороже, чем другие цвета.
Цвет светодиодов определяется типом полупроводникового материала, из которого он сделан, а не цветом пластика его корпуса. Светодиоды любых цветов бывают в бесцветном корпусе, в таком случае цвет можно узнать только включив его…

            Таблица 1. Маркировка светодиодов

Многоцветные светодиоды

Устроен многоцветный светодиод просто, как правило это красный и зеленый объединенные в один корпус с тремя ножками. Путём изменения яркости или количества импульсов на каждом из кристаллов можно добиваться разных цветов свечения.

Светодиоды подключаются к источнику тока, анодом к плюсу, катодом к минусу. Минус (катод) светодиода обычно помечается небольшим спилом корпуса или более коротким выводом, но бывают и исключения, поэтому лучше уточнить данный факт в технических характеристиках конкретного светодиода.

При отсутствии указанных меток полярность можно определить и опытным путём, кратковременно подключая светодиод к питающему напряжению через соответствующий резистор. Однако это не самый удачный способ определения полярности. Кроме того, во избежание теплового пробоя светодиода или резкого сокращения срока его службы, нельзя определять полярность «методом тыка» без токоограничивающего резистора. Для быстрого тестирования резистор с номинальным сопротивлением 1кОм подходит большинству светодиодов если напряжение 12V или менее.

При подключении светодиода необходимо соблюдать полярность, иначе прибор может выйти из строя. Напряжение пробоя указывается изготовителем и обычно составляет более 5 В для одного светодиода. Почему? Как уже ясно из названия, светодиод это не выпрямительный диод, и, хотя свойство пропускать ток в одном направлении у них общее, между ними есть значительная разница. Для того, что светодиод излучал в видимом диапазоне, у него значительно более широкая запрещенная зона, чем у обычного диода. А от ширины запрещенной зоны напрямую зависит такой паразитный параметр диодов, как внутренняя емкость. При изменении направления тока, эта емкость разряжается, за какое-то время, называемое временем закрытия, зависящее от размеров этой емкости. Во время разряда емкости, светодиодный кристалл испытывает значительные пиковые нагрузки на протяжении гараздо большего времени, нежели обычный диод. При последующем изменении направления тока на «правильное» ситуация повторяется. Поскольку время закрытия / открытия у обычных диодов значительно меньше, необходимо использовать их в цепях переменного тока, включая последовательно со светодиодами, для снижения негативного влияния переменного тока на светодиодный кристалл. Если светодиодное изделие не имеет встроенной защиты от переполюсовки, то ошибка подключения также приведет к снижению срока службы. В некоторые светодиоды токоограничивающий резистор встроен «с завода» и их сразу можно подключать к источнику 12 или 5 вольт, но такие светодиоды встречаются довольно редко и чаще всего к светодиоду необходимо подключать внешний токоограничивающий резистор.

Сразу следует предупредить: не следует направлять луч светодиода непосредственно в свой глаз (а также в глаз товарища) на близком расстоянии, что может повредить зрение.

Напряжение питания

Две главных характеристики светодиодов это падение напряжения и сила тока. Обычно светодиоды рассчитаны на силу тока в 20 мА, но бывают и исключения, например, четырехъкристальные светодиоды обычно рассчитаны на 80 мА , так как в одном корпусе светодиода содержаться четыре полупроводниковых кристалла, каждый из которых потребляет 20 мА. Для каждого светодиода существуют допустимые значения напряжения питания Umax и Umaxобр (соответственно для прямого и обратного включений). При подаче напряжений свыше этих значений наступает электрический пробой, в результате которого светодиод выходит из строя. Существует и минимальное значение напряжения питания Umin, при котором наблюдается свечение светодиода. Диапазон питающих напряжений между Umin и Umax называется “рабочей” зоной, так как именно здесь обеспечивается работа светодиода.

Напряжение питания — параметр для светодиода неприменимый. Нет у светодиодов такой характеристики, поэтому нельзя подключать светодиоды к источнику питания напрямую. Главное, чтобы напряжение, от которого (через резистор) питается светодиод, было выше прямого падения напряжения светодиода (прямое падение напряжения указывается в характеристике вместо напряжения питания и у обычных индикаторных светодиодов колеблется в среднем от 1,8 до 3,6 вольт).
Напряжение, указанное на упаковке светодиодов — это не напряжение питания. Это величина падения напряжения на светодиоде. Эта величина необходима, чтобы вычислить оставшееся напряжение, «не упавшее» на светодиоде, которое принимает участие в формуле вычисления сопротивления резистора, ограничивающего ток, поскольку регулировать нужно именно его.
Изменение напряжение питания всего на одну десятую вольта у условного светодиода (с 1,9 до 2 вольт) вызовет пятидесятипроцентное увеличение тока, протекающего через светодиод (с 20 до 30 милиампер).

Для каждого экземпляра светодиода одного и того же номинала подходящее для него напряжение может быть разным. Включив несколько светодиодов одного и того же номинала параллельно, и подключив их к напряжению, например, 2 вольта, мы рискуем из-за разброса характеристик быстро спалить одни экземпляры и недосветить другие. Поэтому при подключении светодиода надо отслеживать не напряжение, а ток.

Величина тока для светодиода является основным параметром, и как правило, составляет 10 или 20 миллиампер. Неважно, какое будет напряжение. Главное, чтобы ток, текущей в цепи светодиода, соответствовал номинальному для светодиода. А ток регулируется включённым последовательно резистором, номинал которого вычисляется по формуле:

R — сопротивление резистора в омах.
Uпит — напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются.
I — максимальный прямой ток светодиода в амперах (указывается в характернистиках и составляет обычно либо 10, либо 20 миллиамперам, т.е. 0,01 или 0,02 ампера). При последовательном соединении нескольких светодиодов прямой ток не увеличивается.
0,75 — коэффициент надёжности для светодиода.

Не следует также забывать и о мощности резистора. Вычислить мощность можно по формуле:

P — мощность резистора в ваттах.
Uпит — действующее (эффективное, среднеквадратичное) напряжение источника питания в вольтах.
Uпад — прямое падение напряжения на светодиоде в вольтах (указывается в характеристиках и обычно находится в районе 2-х вольт). При последовательном включении нескольких светодиодов величины падений напряжений складываются. .
R — сопротивление резистора в омах.

Расчет токогораничивающего резистора и его мощности для одного светодиода

Типичные характеристики светодиодов

Типовые параметры белого индикаторного светодиода: ток 20 мА, напряжение 3,2 В. Таким образом, его мощность составляет 0,06 Вт.

Также к маломощным относят светодиоды поверхностного монтажа — SMD. Он подсвечивают кнопки в вашем сотовом, экран вашего монитора, если он с LED-подсветкой, из них изготовлены декоративные светодиодные ленты на самоклеющейся основе и многое другое. Есть два наиболее распостраненных типа: SMD 3528 и SMD 5050. Первые содержат такой же кристалл, как и индикаторные светодиоды с выводами, то есть его мощность 0,06 Вт. А вот второй — три таких кристалла, поэтому его нельзя уже называть светодиодом — это светодиодная сборка. Принято называть SMD 5050 светодиодами, однако это не совсем правильно. Это — сборки. Их общая мощность, соответственно, 0,2 Вт.
Рабочее напряжение светодиода зависит от полупроводникового материала, из которого он сделан, соответственно есть зависимость между цветом свечения светодиода и его рабочим напряжением.

         Таблица падения напряжений светодиодов в зависимости от цвета

По величине падения напряжения при тестировании светодиодов мультиметром можно определить примерный цвет свечения светодиода согласно таблице.

Последовательное и параллельное включение светодиодов

При последовательном подключении светодиодов сопротивление ограничивающего резистора рассчитывается также, как и с одним светодиодом, просто падения напряжений всех светодиодов складываются между собой по формуле:

При последовательном включении светодиодов важно знать о том, что все светодиоды, используемые в гирлянде, должны быть одной и той же марки. Данное высказывание следует взять не за правило, а за закон.

Что б узнать какое максимальное количество светодиодов, возможно, использовать в гирлянде, следует воспользоваться формулой

Где:

* Nmax – максимально допустимое количество светодиодов в гирлянде
* Uпит – Напряжение источника питания, например батарейки или аккумулятора. В вольтах.
* Uпр — Прямое напряжение светодиода взятого из его паспортных характеристик (обычно находится в пределах от 2 до 4 вольт). В вольтах.
* При изменении температуры и старения светодиода Uпр может возрасти. Коэфф. 1,5 дает запас на такой случай.

При таком подсчете “N” может иметь дробный вид, например 5,8. Естественно вы не сможете использовать 5,8 светодиодов, посему следует дробную часть числа отбросить, оставив только целое число, то есть 5.

Ограничительный резистор, для последовательного включения светодиодов рассчитывается точно также как и для одиночного включения. Но в формулах добавляется еще одна переменная “N” – количество светодиодов в гирлянде. Очень важно чтобы количество светодиодов в гирлянде было меньше или равно “Nmax”- максимально допустимому количеству светодиодов. В общем, должно выполнятся условие: N =

Все остальные действия по расчетам производятся в аналогии расчета резистора при одиночном включении светодиода.

Если напряжения источника питания не хватает даже для двух последовательно соединённых светодиодов, тогда на каждый светодиод нужно ставить свой ограничительный резистор.

Параллельное включение светодиодов с общим резистором — плохое решение. Как правило, светодиоды имеют разброс параметров, требуют несколько различные напряжения каждый, что делает такое подключение практически нерабочим. Один из диодов будет светиться ярче и брать на себя тока больше, пока не выйдет из строя. Такое подключение многократно ускоряет естественную деградацию кристалла светодиода. Если светодиоды соединяются параллельно, каждый из них должен иметь свой собственный ограничительный резистор.

Последовательное соединение светодиодов предпочтительнее ещё и с точки зрения экономного расходования источника питания: вся последовательная цепочка потребляет тока ровно столько, сколько и один светодиод. А при параллельном их соединении ток во столько раз больше, сколько параллельных светодиодов у нас стоит.

Рассчитать ограничительный резистор для последовательно соединённых светодиодов так же просто, как и для одиночного. Просто суммируем напряжение всех светодиодов, отнимаем от напряжения источника питания получившуюся сумму (это будет падение напряжения на резисторе) и делим на ток светодиодов (обычно 15 — 20 мА).

А если светодиодов у нас много, несколько десятков, а источник питания не позволяет соединить их все последовательно (не хватит напряжения)? Тогда определяем исходя из напряжения источника питания, сколько максимально светодиодов мы можем соединить последовательно. Например для 12 вольт — это 5 двухвольтовых светодиодов. Почему не 6? Но ведь на ограничительном резисторе тоже должно что-то падать. Вот оставшиеся 2 вольты (12 — 5х2) и берём для расчёта. Для тока 15 мА сопротивление будет 2/0.015 = 133 Ома. Ближайшее стандартное — 150 Ом. А вот таких цепочек из пяти светодиодов и резистора каждая, мы уже можем подключить сколько угодною Такой способ называется параллельно-последовательным соединением.

Если имеются светодиоды разных марок то комбинируем их таким образом что бы в каждой ветви были светодиоды только ОДНОГО типа (либо с одинаковым рабочим током). При этом необязательно соблюдать одинаковость напряжений, потому что мы для каждой ветви рассчитываем свое собственное сопротивление.

Далее рассмотрим стабилизированную схему включения светодиодов. Коснёмся изготовления стабилизатора тока. Существует микросхема КР142ЕН12 (зарубежный аналог LM317), которая позволяет построить очень простой стабилизатор тока. Для подключения светодиода (см. рисунок) рассчитывается величина сопротивления R = 1.2 / I (1.2 — падение напряжения не стабилизаторе) Т.е., при токе 20 мА, R = 1,2 / 0.02 = 60 Ом. Стабилизаторы рассчитаны на максимальное напряжение в 35 вольт. Лучше не напягать их так и подавать максимум 20 вольт. При таком включении, например, белого светодиода в 3,3 вольта возможна подача напряжения на стабилизатор от 4,5 до 20 вольт, при этом ток на светодиоде будет соответствовать неизменному значению в 20 мА. При напряжении 20В получаем, что к такому стабилизатору можно подключить последовательно 5 белых светодиодов, не заботясь о напряжении на каждом из них, ток в цепи будет протекать 20мА (лишнее напряжение погасится на стабилизаторе).

Важно! В устройстве с большим количеством светодиодов протекает большой ток. Категорически воспрещается подключать такое устройство к включенному источнику питания. В этом случае, в месте подключения, возникает искра, которая ведет к появлению в цепи большого импульса тока. Этот импульс выводит из строя светодиоды (особенно синие и белые). Если светодиоды работают в динамическом режиме (постоянно включаются, выключаются и подмаргивают) и такой режим основан на использовании реле, то следует исключить возникновение искры на контактах реле.

Каждую цепочку следует собирать из светодиодов одинаковых параметров и одного производителя.
Тоже важно ! Изменение температуры окружающей среды влияет на протекающий ток через кристалл. Поэтому желательно изготавливать устройство так, чтобы протекающий ток через светодиод был равен не 20мА, а 17-18 мА. Потеря яркости будет незначительная, зато долгий срок службы обеспечен.

Как запитать светодиод от сети 220 В.

Казалось бы все просто: ставим последовательно резистор, и всё. Но нужно помнить об одной важной характеристике светодиода: максимально допустимом обратном напряжении. У большинства светодиодов оно около 20 вольт. А при подключении его в сеть при обратной полярности (ток-то переменный, полпериода в одну сторону идёт, а вторую половину — в обратную) к нему приложится полное амплитудное напряжение сети — 315 вольт! Откуда такая цифра? 220 В — это действующее напряжение, амплитудное же в {корень из 2} = 1,41 раз больше.
Поэтому, чтобы спасти светодиод нужно поставить последовательно с ним диод, который не пропустит к нему обратное напряжение.

Еще один вариант подключения светодиода к электросети 220в:

Или же поставить два светодиода встречно-параллельно.

Вариант питания от сети с гасящим резистором не самый оптимальный: на резисторе будет выделяться значительная мощность. Действительно, если применим резистор 24 кОм (максимальный ток 13 мА), то рассеиваемая на нём мощность будет около 3 Вт. Можно снизить её в два раза, включив последовательно диод (тогда тепло будет выделяться только в течение одного полупериода). Диод должен быть на обратное напряжение не менее 400 В. При включении двух встречных светодиодов (существуют даже такие с двумя кристаллами в одном корпусе, обычно разных цветов, один кристалл красного свечения, другой зелёного) можно поставить два двухваттных резистора, каждый сопотивлением в два раза меньше.
Оговорюсь, что применив резистор большого сопротивления (например 200 кОм) можно включить светодиод и без защитного диода. Ток обратного пробоя будет слишком мал, чтобы вызвать разрушение кристалла. Конечно, яркость при этом весьма мала, но например для подсветки в темноте выключателя в спальне её будет вполне достаточно.
Благодаря тому, что ток в сети переменный, можно избежать ненужных трат электричества на нагрев воздуха ограничительным резистором. Его роль может выполнять конденсатор, который пропускает переменный ток, не нагреваясь. Почему так — вопрос отдельный, рассмотрим его позже. Сейчас же нам нужно знать, что для того, чтобы конденсатор пропускал переменный ток, через него должны обязательно проходить оба полупериода сети. Но ведь светодиод проводит ток только в одну сторону. Значит, ставим встречно-параллельно светодиоду обычный диод (или второй светодиод), он и будет пропускать второй полупериод.

Но вот мы отключили нашу схему от сети. На конденсаторе осталось какое-то напряжение (вплоть до полного амплитудного, если помним, равного 315 В). Чтобы избежать случайного удара током, предусмотрим параллельно конденсатору разрядный резистор большого номинала (чтобы при нормальной работе через него тёк незначительный ток, не вызывающий его нагрева), который при отключении от сети за доли секунды разрядит конденсатор. И для защиты от импульсного зарядного тока тоже поставим низкоомный резистор. Он также будет играть роль предохранителя, мгновенно сгорая при случайном пробое конденсатора (ничто не вечно, и такое тоже случается).

Конденсатор должен быть на напряжение не менее 400 вольт, или специальный для цепей переменного тока напряжением не менее 250 вольт.
А если мы хотим сделать светодиодную лампочку из нескольких светодиодов? Включаем их все последовательно, встречного диода достаточно одного на всех.

Диод должен быть рассчитан на ток, не меньший чем ток через светодиоды, обратное напряжение — не менее суммы напряжения на светодиодах. А ещё лучше взять чётное число светодиодов и включить их встречно-параллельно.

На рисунке в каждой цепочке нарисовано по три светодиода, на самом деле их может быть и больше десятка.
Как расчитать конденсатор? От амплитудного напряжения сети 315В отнимаем сумму падения напряжения на светодиодах (например для трёх белых это примерно 12 вольт). Получим падение напряжения на конденсаторе Uп=303 В. Ёмкость в микрофарадах будет равна (4,45*I)/Uп, где I — необходимый ток через светодиоды в миллиамперах. В нашем случае для 20 мА ёмкость будет (4,45*20)/303 = 89/303 ~= 0,3 мкФ. Можно поставить два конденсатора 0,15 мкф (150 нФ) параллельно.

Наиболее распространённые ошибки при подключении светодиодов

1. Подключение светодиода напрямую к источнику питания без ограничителя тока (резистора или специальной микросхемы-драйвера). Обсуждалось выше. Светодиод быстро выходит из строя из-за плохо контролируемой величины тока.

2. Подключение параллельно включенных светодиодов к общему резистору. Во-первых, из-за возможного разброса параметров, светодиоды будут гореть с разной яркостью. Во-вторых, что более существенно, при выходе из строя одного из светодиодов, ток второго возрастёт вдвое, и он может тоже сгореть. В случае использования одного резистора целесообразнее подключать светодиоды последовательно. Тогда при расчёте резистора ток оставляем прежним (напр. 10 мА), а прямое падение напряжения светодиодов складываем (напр. 1,8 В + 2,1 В = 3,9 В).

3. Включение последовательно светодиодов, рассчитанных на разный ток. В этом случае один из светодиодов будет либо работать на износ, либо тускло светиться — в зависимости от настройки тока ограничивающим резистором.

4. Установка резистора недостаточного сопротивления. В результате текущий через светодиод ток оказывается слишком большим. Поскольку часть энергии из-за дефектов кристаллической решётки превращается в тепло, то при завышенных токах его становится слишком много. Кристалл перегревается, в результате чего значительно снижается срок его службы. При ещё большем завышении тока из-за разогрева области p-n-перехода снижается внутренний квантовый выход, яркость светодиода падает (это особенно заметно у красных светодиодов) и кристалл начинает катастрофически разрушаться.

5. Подключение светодиода к сети переменного тока (напр. 220 В) без принятия мер по ограничению обратного напряжения. У большинства светодиодов предельно допустимое обратное напряжение составляет около 2 вольт, тогда как напряжение обратного полупериода при запертом светодиоде создаёт на нём падение напряжения, равное напряжению питания. Существует много различных схем, исключающих разрушающее воздействие обратного напряжение. Простейшая рассмотрена выше.

6. Установка резистора недостаточной мощности. В результате резистор сильно нагревается и начинает плавить изоляцию касающихся его проводов. Потом на нём обгорает краска, и в конце концов он разрушается под воздействием высокой температуры. Резистор может безболезненно рассеять не более той мощности, на которую он рассчитан.

Мигающие светодиоды

Мигающий сеетодиод (МСД) представляет собой светодиод со встроенным интегральным генератором импульсов с частотой вспышек 1,5 -3 Гц.
Несмотря на компактность в мигающий светодиод входит полупроводниковый чип генератора и некоторые дополнительные элементы. Также стоит отметить то, что мигающий светодиод довольно универсален — напряжение питания такого светодиода может лежать в пределах от З до 14 вольт — для высоковольтных, и от 1,8 до 5 вольт для низковольтных экземпляров.

Отличительные качества мигающих сеетодиодое:

• Малые размеры
• Компактное устройство световой сигнализации
• Широкий диапазон питающего напряжения (вплоть до 14 вольт)
• Различный цвет излучения.

В некоторых вариантах мигающих светодиодов могут быть встроены несколько (обычно — 3) разноцветных светодиода с разной периодичностью вспышек.
Применение мигающих светодиодов оправдано в компактных устройствах, где предьявляются высокие требования к габаритам радиоэлементов и электропитанию — мигающие светодиоды очень экономичны, т..к электронная схема МСД выполнена на МОП структурах. Мигающий светодиод может с лёгкостью заменить целый функциональный узел.

Условное графическое обозначение мигающего светодиода на принципиальных схемах ничем не отличается от обозначения обычного светодиода за исключением того, что линии стрелок- пунктирные и символизируют мигающие свойства светодиода.

Если взглянуть сквозь прозрачный корпус мигающего светодиода, то можно заметить, что конструктивно он состоит из двух частей. На основании катодного (отрицательного вывода) размещён кристалл светоизлучающего диода.
Чип генератора размещён на основании анодного вывода.
Посредством трёх золотых проволочных перемычек соединяются все части данного комбинированного устройства.

Отличить МСД от обычного светодиода легко по внешнему виду, разглядывая его корпус на просвет. Внутри МСД находятся две подложки примерно одинакового размера. На первой из них располагается кристаллический кубик светоизлучателя из редкоземельного сплава.
Для увеличения светового потока, фокусировки и формирования диаграммы направленности применяется параболический алюминиевый отражатель (2). В МСД он немного меньше по диаметру, чем в обычном светодиоде, так как вторую часть корпуса занимает подложка с интегральной микросхемой (3).
Электрически обе подложки связаны друг с другом двумя золотыми проволочными перемычками (4). Корпус МСД (5) выполняется из матовой светорассеивающей пластмассы или из прозрачного пластика.
Излучатель в МСД расположен не на оси симметрии корпуса, поэтому для обеспечения равномерной засветки чаще всего применяют монолитный цветной диффузный световод. Прозрачный корпус встречается только у МСД больших диаметров, обладающих узкой диаграммой направленности.

Чип генератора состоит из высокочастотного задающего генератора — он работает постоянно -частота его по разным оценкам колеблется около 100 кГц. Совместно с ВЧ-генератором работает делитель на логических элементах, который делит высокую частоту до значения 1,5- 3 Гц. Применение высокочастотного генератора совместно с делителем частоты связано с тем, что для реализации низкочастотного генератора требуется использование конденсатора с большой ёмкостью для времязадающей цепи.

Для приведения высокой частоты до значения 1-3 Гц используются делители на логических элементах, которые легко разместить на небольшой площади полупроводникового кристалла.
Кроме задающего ВЧ-генератора и делителя на полупроводниковой подложке выполнен электронный ключ и защитный диод. У мигающих светодиодов, рассчитанных на напряжение питания 3-12 вольт, также встраивается ограничительный резистор. У низковольтных МСД ограничительный резистор отсутствует Защитный диод необходим для предотвращения выхода из строя микросхемы при переполюсовке питания.

Для надёжной и долговременной работы высоковольтных МСД, напряжение питания желательно ограничить на уровне 9 вольт. При увеличении напряжения возрастает рассеиваемая мощность МСД, а, следовательно, и нагрев полупроводникового кристалла. Со временем чрезмерный нагрев может привести к быстрой деградации мигающего светодиода.

Безопасно проверить исправность мигающего светодиода можно с помощью батарейки на 4,5 вольта и последовательно включенного совместно со светодиодом резистора сопротивлением 51 Ом, мощностью не менее 0,25 Вт.

Исправность ИК-диода можно проверить при помощи фотокамеры сотового телефона.
Включаем фотоаппарат в режим съемки, ловим в кадр диод на устройстве (например, пульт ДУ), нажимаем на кнопки пульта, рабочий ИК диод должен в этом случае вспыхивать.

В заключении следует обратить внимание на такие вопросы как пайка и монтаж светодиодов. Это тоже очень важные вопросы, которые влияют на их жизнеспособность.
светодиоды и микросхемы боятся статики, неправильного подключения и перегрева, пайка этих деталей должна быть максимально быстрая. Следует использовать маломощный паяльник с температурой жала не более 260 градусов и пайку производить не более 3-5 секунд (рекомендации производителя). Не лишним будет использование медицинского пинцета при пайке. Светодиод берется пинцетом выше к корпусу, что обеспечивает дополнительный теплоотвод от кристалла при пайке.
Ножки светодиода следует гнуть с небольшим радиусом (чтобы они не ломались). В результате замысловатых изгибов, ноги у основания корпуса должны остаться в заводском положении и должны быть параллельны и не напряжены (а то устанет и кристалл отвалится от ножек).

Чтобы ваше устройство защитить от случайного замыкания или перегрузки следует ставить предохранители.

Скачать:
1. Програма для автоматического подбора резистора при подключении светодиодов — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
2. Программа автоматического расчета токоограничивающего резистора светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту
3. Интернет-ресурс для автоматического расчета и подбора резисторов светодиода — Пожалуйста Войдите или Зарегистрируйтесь для доступа к этому контенту

Как правильно проверить диодный мост мультиметром

Диодный мост есть практически в любой аппаратуре, и выход его из строя – очень распространенная причина поломки электронного прибора. Проверка же и замена диодного моста в мастерской стоят неоправданно дорого. Тем не менее самостоятельно выявить неисправность выпрямительного блока и при необходимости починить или заменить мост можно самостоятельно с минимальными затратами. Для этого нужно знать, как проверить диодный мост. Именно эту задачу мы и постараемся сегодня решить.

Что такое диодный мост и что у него внутри

Прежде чем мы займемся проверкой диодного моста, необходимо узнать, что вообще такое диодный мост и из чего он состоит. Мост представляет собой схему, собранную из четырех диодов, соединенных определенным образом, и служит для преобразования переменного напряжения в постоянное. Используется такая схема практически во всей аппаратуре, питающейся от сети – ведь почти всей электронике для своего питания нужно постоянное напряжение, а в сети оно переменное. Но для начала выясним, что такое диод и какими свойствами он обладает.

Диод и принцип его работы

Диод – двухэлектродный полупроводниковый прибор, способный проводить ток только в одном направлении. Его часто так и называют – полупроводник. Если включить полупроводник в цепь постоянного тока анодом к плюсовому выводу источника питания, то через него потечет ток. Если к минусовому – тока в цепи не будет. Во втором случае говорят, что диод закрыт. А теперь включим наш полупроводник в цепь переменного напряжения.

Выпрямление переменного напряжения при помощи полупроводников

Из рисунка хорошо видно, что полупроводник пропустил положительную полуволну и срезал отрицательную. Если включить его в другой полярности, то срезанной окажется положительная полуволна.

Чем диодный мост лучше диода

Теоретически используя лишь один полупроводник, ты смог бы преобразовать переменное напряжение в постоянное. Практически же ты получишь на выходе сильно пульсирующее напряжение, которое мало годится для питания электронных схем. Но если включить несколько диодов определенным образом, то лишнюю полуволну можно не срезать, а в буквальном смысле перевернуть ее. А теперь взгляни на схему ниже:

 

Диодный мост по схеме Гретца

При положительной полуволне работают диоды под номером 1 и 3: первый пропускает плюс, второй – минус. Полупроводники 2 и 4 в это время заперты и в процессе не участвуют – к ним приложено обратное напряжение, и сопротивление их pn-переходов велико. При отрицательной полуволне в работу включаются диоды 2 и 4. Первый перенаправляет отрицательную полуволну на положительный выход, второй служит минусом. На этом этапе запираются приборы 1 и 3. В результате отрицательная полуволна не пропадает, а просто переворачивается:

Результат работы мостового выпрямителя

Вот так при помощи трех дополнительных полупроводников мы повысили эффективность выпрямления вдвое. Конечно, напряжение на выходе все равно пульсирующее, но с такой пульсацией легко справится сглаживающий конденсатор относительно небольшой емкости.

к содержанию ↑

Как найти диодный мост на плате

Прежде чем прозвонить диодный мост, его необходимо сначала найти на плате. Для этого, конечно, нужно знать, как он может выглядеть. Внешний вид у него зависит от разновидности корпуса. Выпрямители могут состоять как из четырех отдельных полупроводников, впаянных рядышком, так и из диодов, собранных в одном корпусе. Такой сборный прибор так и называют – выпрямительная сборка. Вот лишь несколько видов таких сборок:

Внешний вид выпрямительной диодной сборки

Несмотря на обилие форм, распознать интегральный диодный мост несложно. Он, как ты заметил, четырехвыводной, и два его вывода отмечены знаками «+» и «-». Это выход выпрямителя. На входные выводы подается переменное напряжение, поэтому они обозначаются символом «~», буквами «АС» (аббревиатура от английского «переменный ток») либо могут не обозначаться совсем.

Располагается диодный мост рядом с проводами подачи переменного напряжения: с трансформатора либо для импульсных блоков питания непосредственно из розетки (сетевой шнур).

Как правило, рядом с выпрямителем ставится сглаживающий электролитический конденсатор – такой бочонок относительно больших размеров.

На рисунках, приведенных ниже, выпрямительные диодные мосты обозначены зеленой стрелкой:

Примеры расположения выпрямительных диодных сборок и мостов на дискретных элементах

к содержанию ↑

Как проверить диодный мост

Проверить диодный мост можно двумя способами:

1. При помощи тестера (мультиметра).
2. При помощи лампочки.

Первый способ, конечно, предпочтительнее: он весьма точен и безопасен для диодного моста. Но если с мультиметром проблемы, то можно воспользоваться лампой от карманного фонаря и батарейкой на напряжение 5-12 В.

Теперь если диодный мост найден, прежде всего нужно провести внешний осмотр всей платы устройства. Элементы должны иметь естественный цвет, не быть обуглены или разрушены. Осмотри место пайки и целостность дорожек: важно, чтобы ничего не отпаялось и не лопнуло. Заодно внимательно осмотри электролитические конденсаторы (те самые бочонки). Они тоже должны быть в порядке: не поврежденные и не вздувшиеся. Если какой-то конденсатор вздулся или взорвался, его надо выпаять  – все равно он потребует замены, чтобы не мешал проведению измерений.

Если конденсатор взорвался, после его демонтажа всю плату нужно тщательно промыть спиртом. Разлетевшиеся части конденсатора – это электролит, который не только проводит ток, но и имеет свойства кислоты.

Прозвонка диодного моста при помощи тестера

Теперь переходим к проверке, или, как говорят, к прозвонке диодного моста, которую нередко приходится проводить  в два этапа:

1. Предварительная прозвонка на месте.
2. Точная проверка.

Первый этап удобен тем, что диодный мост можно не выпаивать, а проверять его прямо в схеме. Второй метод более трудоемок, но в случае неудачи с первым вариантом поможет провести точную проверку.

Для работы нам понадобится тестер: стрелочный или цифровой. В первом случае прибор должен уметь измерять сопротивление, во втором – иметь режим проверки полупроводников. Этот режим обозначается значком диода:

Проверить диодный мост можно лишь в этом положении переключателя

Никогда не проверяй полупроводниковые приборы цифровым тестером в режиме измерения сопротивления. В этом режиме практически все подобные приборы проводят измерение переменным током, и прозвонка полупроводников ничего не покажет.

Прозвонка диодного моста на месте

Итак, стрелочный прибор переводим в режим сопротивления на предел измерения около 1 кОм, цифровой включаем на проверку диодов. Теперь вспоминаем схему диодного моста:

Электрическая схема диодного моста

Твоя задача – прозвонить каждый из диодов, подключив к нему щупы тестера сначала в одной, а потом в другой полярности. Как видно из схемы, добраться до каждого диодика в отдельности не составляет труда, достаточно лишь выбрать соответствующие ножки сборки. Если выпрямитель собран на отдельных полупроводниках, проблемы вообще нет: просто прозванивай каждый, касаясь щупами прибора его выводов.

Что говорят измерения после прозвонки? Для каждого из отдельных полупроводников результат измерений должен быть следующим: в одном направлении тестер показывает маленькое сопротивление (значение около 200-700 Ом), в другом невозможно прозвонить вообще – прибор показывает «бесконечность».

На самом деле цифровой тестер в режиме проверки диодов показывает не сопротивление цепи, а величину падения напряжения на открытом диоде. Это имеет большое значение для измерения параметров полупроводников, но совершенно не существенно для прозвонки. Таким образом, алгоритм работы с любым типом тестера одинаков, а напряжение падения можешь принимать хоть за милливольты, хоть за Омы.

Если самостоятельно вычислить каждый из диодов по выводам тебе сложно, то ориентируйся на картинку ниже, в которой в качестве примера показана прозвонка диодной сборки GBU25M.

Прозвонка диодного моста при помощи мультиметра

Обрати внимание, что цифры на экране тестера, изображенного на рисунке, условны. Падение напряжения на диоде и его сопротивление могут колебаться и зависят от типа полупроводника и его рабочего напряжения.

Точная проверка

Если результаты твоих измерений совпали с теми, которые описал я, то диодный мост можно считать исправным. Но если что-то пошло не так и ты не получил желаемых результатов, то диодный мост придется выпаять и провести проверку еще раз. Дело в том, что большинство схемотехнических решений предусматривают «обвязку» выпрямителя дополнительными элементами: конденсаторами, фильтрами, катушками и пр. Все это может внести искажения в измерения, и ты просто не увидишь, почему и что не так.

Включаем паяльник и выпаиваем диодный мост. Если он состоит из отдельных диодов, то их достаточно отпаять лишь с одной стороны, приподняв по одной ножке каждого диода над платой. Теперь проводи повторное измерение. Методика та же, что и в первом случае: каждый из диодов прозванивай в обе стороны, меняя полярность подключения щупов прибора.

Если и сейчас показания прибора не соответствуют норме, можно с полной уверенностью сказать, что сборка или отдельный диод неисправны. Если в обоих направлениях измерения высокие значения сопротивления, переход диода выгорел, он в обрыве. Звонится в обе стороны – диод пробит, замкнут накоротко. Если пробита диодная сборка, то придется заменить ее целиком. Если диоды стоят отдельно, достаточно заменить неисправный прибор однотипным.

В Интернете полно поисковых запросов типа «как проверить диодный мост индикаторной отверткой». Индикаторная отвертка, точнее, указатель напряжения предназначен для абсолютно других целей, и проверять диоды с его помощью не только бессмысленно, но и опасно!

Прозвонка моста индикаторной лампой

Если в твоем распоряжении не оказалось мультиметра, то для проверки диодного моста можно обойтись и подручными средствами: лампочкой и батарейкой. Тебе понадобится батарейка или кассета с несколькими пальчиковыми батарейками с общим напряжением 5-12 В и маломощная лампочка накаливания приблизительно с таким же, как у батареи, напряжением питания.

Лампу нужно брать минимальной мощности, чтобы не сжечь диод чрезмерно большим током. Подойдет, к примеру, лампочка от маломощного карманного фонаря. Если в качестве батареи ты используешь аккумулятор на 12 В, то подойдет и лампочка от подсветки приборной панели или габаритных фар («подфарников»).

Ты, конечно, помнишь, что диод проводит ток в одну сторону, поэтому взгляни на две предложенные мной схемы:

Схема проверки диода при помощи лампы накаливания

На схеме слева диод включен в прямом направлении и пропускает ток – лампа должна загореться. На правом рисунке диод включен в обратном направлении и тока не пропускает – лампа погашена. Понял идею? Собирай тестер и щупами А1 и А2 прозванивай диодный мост, ориентируясь не на экран мультиметра, а на лампу. Горит – маленькое сопротивление, погашена – большое. Вот и вся хитрость.

к содержанию ↑

Проверка диодного моста генератора автомобиля

Если у тебя есть автомобиль, то тебя наверняка заинтересует этот раздел статьи. Выход из строя генератора авто – серьезная проблема, решение которой стоит немалых денег. Но и тут причиной поломки может оказаться неисправность диода выпрямительного моста, который установлен в генераторе. А это значит, что вопрос можно попытаться решить своими силами. Взглянем на упрощенную схему генератора:

Схема диодного моста генератора автомобиля

Перед тобой такой же диодный мост, только трехфазный, с шестью, а не с четырьмя диодами. Это означает, что прозвонить его не составит никакого труда!

Итак, разбирай генератор и снимай диодный мост, который выглядит примерно вот так:

Диодный мост автомобильного генератора

Зелеными стрелками я отметил силовые диоды, но еще есть три вспомогательных, они помечены красными стрелками. Звонить будем и те и другие – все на виду и легкодоступны.

Промывай подковку в бензине, чтобы смыть всю грязь и масло, которые могут быть причиной неисправности. Когда мост высохнет, начинай прозванивать каждый диод, используя методику, описанную выше. Для работы можно использовать как мультиметр, так и лампу от габаритов в комплекте с автомобильным аккумулятором.

Обрати внимание! Диоды, стоящие на разных подковках, только с виду одинаковые. На самом деле у одних на центральном выводе анод, у других – катод. Это сделано для того, чтобы диоды можно было расположить на одной подковке, одновременно исполняющей роль радиатора, без изолирующих прокладок.

к содержанию ↑

Техника безопасности

Подавляющее большинство современной аппаратуры имеет импульсные высоковольтные блоки питания. Это означает, что диодные мосты в них работают под напряжением до 300 В. Поэтому, прежде чем начать измерение, отключи прибор от сети и, главное, разряди сглаживающие электролитические конденсаторы, которые могут «держать» опасный для жизни заряд часами. Для наглядности я пометил их красными стрелками:

Плата блока питания ПК с диодным мостом и сглаживающими конденсаторами 

Чтобы разрядить их, замкни на секунду выводы конденсатора отверткой, держа ее за изолирующую ручку. В противном случае ты не только сожжешь мультиметр, но и можешь попасть под смертельное напряжение.

И последний совет: после ремонта прибора не спеши втыкать сетевую вилку в розетку. Для начала включи его в сеть через лампу накаливания мощностью 150-200 Вт. Если все сделано правильно, лампа будет едва светиться. О неудавшемся ремонте лампа просигнализирует тебе ярким светом в полный накал, указывающим на короткое замыкание.

Делая всевозможные сетевые переключения, береги глаза. Очень многие элементы импульсных блоков питания при неудачном ремонте способны взрываться не хуже осколочной гранаты. А разрыв электролитического конденсатора, как я уже писал выше, грозит огромным разлетом не только осколков алюминия и клочьев бумаги, но и разбрызгиванием кислоты.

Вот ты и научился проверять исправность диодных мостов. Надеюсь, в будущем эти знания будут полезны и сохранят не только твои деньги и время, но и нервы. Провести самостоятельную дефектовку электронного прибора, а затем и его ремонт – это круто. Не так ли? Пиши ответ в комментариях

Задать новый вопрос

Предыдущая

Вопросы экспертуКак правильно менять лампочки в подвесном потолке

Следующая

Вопросы экспертуКак правильно заземлить ванну в квартире?

Спасибо, помогло!Не помогло

Как зарядить автомобильный аккумулятор без зарядного устройства в домашних условиях

Что же делать если под рукой нет зарядного устройства.
Если рядом есть розетка (а такая обычно есть на даче, дома и даже на стоянке) можно собрать простейшее зарядное устройство всего из нескольких элементов.

Детали для сборки простейшего зарядного устройства для автомобильного аккумулятора

Схема просто зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из подручных средств. Лампочка и диод.

1. Лампочка накаливания — обычная лампа с нихромовой нитью для бытовой сети 220 Вольт мощностью от 60 до 200 Ватт. Лампу вы можете взять любую — чем мощнее лампа тем быстрее будет заряжаться аккумулятор. О токе заряда мы поговорим ниже.
2. Полупроводниковый диод — это электрический компонент который проводит электричество только в одну сторону. Нужен он нам для того что бы преобразовать переменное напряжение в бытовой сети переменного тока в постоянное напряжение для подзарядки нашего аккумулятора.
Диод может быть либо импортный либо отечественный. Главное обратить внимание на его размеры — он должен быть достаточно большой. Так условно можно говорить о его мощности. Нам не потребуется большая мощность, но желательно что бы диод с запасом выдерживал прилагаемые нагрузки. Чудесно для наших целей подходят диоды из мощных блоков питания — к примеру из старых проигрывателей или приемников, если вести речь о современных приборах, диоды можно найти в блоках питания и преобразователях напряжения.
3. Провода с клемами и штекером включения в розетку бытовой электросети.

ВНИМАНИЕ! все последующие работы проводятся под высоким напряжением и это опасно для вашей жизни. Все последующие действия вы делаете на свой страх и риск.
Никогда не забывайте выключать всю схему из сети перед тем как дотрагиваться до ее элементов руками.
Все контакты тщательно изолируйте что бы не оставалось оголенных проводников.
Не стоит так же опрометчиво полагать что на контактах аккумуляторной батареи будет низкое напряжение. ВСЕ элементы схемы относительно земли находятся под высоким напряжением и если вы коснетесь клеммы и в этот же момент где то дотронетесь к заземлению вас ударит током.

При настройки схемы обратите внимание что индикатором работы схемы является лампочка накаливания — она должна гореть в пол накала. Горит она лишь на половину так как диод отрезает лишь одну половину авмлитуды переменного тока.
Если лампочка не горит значит схема не работает. Лампочка может не гореть в случае если ваш аккумулятор полностью заряжен, однако таких случаев замечено не было, так как напряжение на клеммах во время заряда большое а ток очень маленький.

Схема зарядного устройства для автомобильного аккумулятора из подручных средств.

Схеме зарядного устройстова из лампочки и доида от сети переменного тока в сборе.

Схема зарядного устройства предельно просто, она состоит из лампочки, полупроводникового диода и непосредственно аккумулятора который заряжается.

Все компоненты схемы подключаются последовательно.

Лампа накаливания для сети переменного тока 220 Вольт

От мощности лампочки зависит какой ток будет протекать через цепь, а значит и ток которым будет заряжаться аккумулятор.

В нашем эксперементе мы использовали лампу накаливания мощностью 60 Ватт  и получили ток цепи в 0,13 Ампера.

Вы можете получить ток 0.17 Ампера при лампе 100 Ватт  и при этом вам понадобиться  10 часов что бы зарядить аккумулятор на  2 Ампер часа (при токе примерно 0,2 Ампера).

Определяем полярность движения постоянного тока самодельного зарядного устройства после диода от сети переменного тока

Не стоит брать лампочку больше 200 Ватт во-первых через цепь будет протекать очень большой ток, а значит может сгореть от перегрузки полупроводниковый диод.

Во -вторых может закипеть ваш аккумулятор. Либо от того что полностью зарядиться а вы все так же будете продолжать пропускать через него большой ток. Либо от того что зарядный ток будет превышать рекомендуемый для подзарядки.

Обычно рекомендуют заряжать аккумулятором током равным 1/10 от емкости, т.е. 75Ач заряжается током 7,5А, или 90 А.ч током 9 Ампер.

Ток заряда полу-разраженного автомобильного аккумулятора от стандартного зарядного устройства

Стандартное зарядное устройство заряжает аккумулятор током 1,46 Ампера, но ток колеблеться в зависимости от степени разряда аккумулятора. В нашем случае аккумулятор не сильно разряжен поэтому ток не настолько велик. В принципе зарядное устройство по шкале Амперметра на передней панели может выдавать до 10 Ампер и заряжать аккумулятор всего за 6 максимум 8 часов.

Полярность и маркировка полупроводникового диода

Основное что вам нужно учесть при сборке схемы это полярность диода (соответственно подключение клемм плюса и минуса на аккумуляторе).

Диод пропускает электричество только в одну сторону. Условно можно говорить что стрелочка  на маркировке всегда смотрит на плюс. На импортных диодах указание стрелочки отмечается белой линией, но лучше всего найти datasheet (документацию) к вашему диоду, так как некоторые производители могут отойти от этого стандарта. Название диода обычно пишется сверху, в нашем случае это HER508.

Маркировка диодов. Определяем в какую сторону диод пропускает положительное постоянное напряжение

Вы можете так же проверить полярность на клеммах подключаемых к аккумулятору. Для этого вы можете использовать тестер в режиме измерения постоянного тока. В нашем случае при правильно подключения плюса и минуса тестера к соответствующим клеммам он показывает + 99 Вольт. Если бы подключение было бы не правельным, тестер показал бы — 99 Вольт.

Определяем полярность движения постоянного тока самодельного зарядного устройства после диода от сети переменного тока

Вы можете проверить напряжение на клеммах аккумулятора после 30-40 мин зарядки, оно должно увеличится  на пол вольта при просадке до 8 вольт (разрядке аккумулятора). В зависимости от заряженности аккумулятора напряжение может расти намного медленнее, но все равно вы должны заметить какие то изменения.

Не забудьте выключить зарядное устройство из розетки. Если вы забудете выключить зарядку аккумулятора по прошествии более чем 10 часов, он может перезарядиться, закипеть и даже испортится.

Полупроводниковый диод | Электронные печеньки

Диод — полупроводниковый прибор обладающий разной проводимостью в зависимости от направления тока. Иными словами, диод пропускает ток в одну сторону и не пропускает в другую. То есть ток идёт от анода (+) к катоду (-), но не наоборот (на самом деле и наоборот иногда идёт, всё сложно. Подробности в статье 🙂 ). Разумеется, диод рассчитан на определённое напряжение и ток, которое он может пропустить в прямом направлении и определённое напряжение, которому он способен сопротивляться в обратном. Полезно знать, что на корпусе диода катод обозначается цветным кольцом.

Диоды характеризуются двумя основными характеристиками: предельному обратному напряжению (Uобр) и максимальной силой тока (Imax), проходящей через него. Предельное обратное напряжение — максимальное напряжение на выводах диода, приложенное к нему в закрытом состоянии, которое он способен выдержать. Максимальный рабочий ток представляет собой ток при прямом включении диода, который диод может выдержать, не выходя из строя. Диоды широко применяются в электронике. Его основное свойство — пропускать ток только в одном направлении, определяет самое распространённое применение диода для выпрямления переменного тока. Однако, мы не станем останавливаться на выпрямителях слишком подробно. Статья рассказывает о применении диода в микроконтроллерных устройствах, разновидностях и способах подключения диода.

В устройствах с микроконтроллерами в основном применяются 3 типа диодов:

• стабилитрон (диод Зеннера)
• выпрямительный диод
• диод Шоттки

Ниже рассмотрим отличия и назначения каждого типа диодов.

Изображение стабилитрона на схеме. Вот с такой загогулиной, да.

А так выглядит диод Зеннера в жизни

Прежде чем рассказать о стабилитронах, нужно вспомнить о ВАХ. ВАХ — это не только междометие, но и аббревиатура. Расшифровывается она как вольт-амперная характеристика. Чтобы не пугать вас и делать вид, что всё очень сложно, не будем приводить здесь графики этой самой ВАХ. Достаточно просто пояснить, что существует ВАХ для прямого и для обратного включения диода. ВАХ — это график, по которому можно определить характеристики диода: предельные токи, падение напряжения и прочее.

Стабилитроны  конструктивно ничем не отличаются от других диодов. Но их параметры специально рассчитаны для того, чтобы подключать диод наоборот :  анод на минус, а катод на плюс. Это позволяет стабилитрону стабилизировать напряжение. Это происходит в связи с особенностью ВАХ стабилитрона в обратном направлении: при определенном обратном напряжении на диоде, через него течет любой ток. Разумеется, ток через диод не может быть бесконечным, иначе стабилитрон банально перегреется и сгорит. Для стабилизации напряжения на больших токах используйте стабилизаторы напряжения.  Главный параметр стабилитрона — это напряжение стабилизации (Uст). Измеряется в Вольтах. Как не сложно догадаться, это и есть напряжение, которое стабилитрон пропускает через себя.

Подключается стабилитрон вот так:

Типичная схема подключения стабилитрона

Можно заметить некоторое сходство с делителем напряжения. Собственно, это он и есть. Только напряжение на выходе регулируется стабилитроном динамически, а резистор в верхнем плече делителя называют балластным. Для правильного подключения стабилитрона необходимо произвести расчёт балластного резистора. Для этого необходимо знать следующие значения:

• Входное напряжение (Uin)
• Необходимое напряжение на нагрузке (URн)
• Ток, потребляемый нагрузкой (Iн)

Выбирается стабилитрон, с током стабилизации в 2 или более раз большим, чем ток, потребляемый нагрузкой. Через балластный резистор потечёт ток, равный сумме тока стабилизации и тока, потребляемого нагрузкой.

По закону Ома выходит, что ток, потребляемый нагрузкой, мы можем рассчитать по формуле: (Входное напряжение-Напряжение стабилизации)/Сопротивление балластного резистора.

Тогда сопротивление балласта выражается такой формулой: R1=(Входное напряжение-Напряжение стабилизации)/Ток потребляемый нагрузкой.

Ну а теперь, когда вы полностью запутались, мы просто рекомендуем вам использовать резистор 33 Ом. Этого достаточно для тока нагрузки до 5мА и входном напряжении до 5 В. То есть с помощью стабилитрона из нашего магазина с резистором в 330 Ом вы сможете стабилизировать напряжение на уровне 3,3 вольт для SD модуля.

Так обозначается выпрямительный диод на схеме. Ага. Безо всяких закорючек.

Диод. Катод справа.

Собственно, дальше не так интересно. Выпрямительные диоды… выпрямляют ток. То есть позволяют получить из переменного тока постоянный. Помимо выпрямления тока, выпрямительные диоды используются в цепях управления, коммутации, в ограничительных и развязывающих цепях, в схемах умножения напряжения и преобразователях постоянного напряжения, где не предъявляются высокие требования к частотным и временным параметрам сигналов. Эти диоды выдерживают большие токи и напряжения, но плохо работают на высоких частотах. Это значит, что защитить мощный блок питания от переплюсовки таким диодом можно, а вот ШИМ с таким диодом будет работать не так, как ожидается (работать будет, но скважность изменится, так как диод не будет успевать открываться-закрываться до конца).

ВАХ обратного включения выпрямительного диода характеризуется малым напряжением при большом токе. Это как раз и значит то, что написано выше. Диод хорошо пропускает ток в «правильном» направлении и готов сопротивляться до последнего току, который вдруг потечёт назад. Выпрямительные диоды могут использоваться для защиты управляющей схемы от индуктивных нагрузок. Это, в основном, различные устройства с катушкой — моторы и реле. После отключения тока, катушка может сработать как индуктивность и вернуть заряд назад, повредив вывод контроллера. Для защиты от индуктивности, в цепь с индуктивной нагрузкой включается диод:

Выпрямительный диод в цепи с мотором

На схеме диод Шоттки изображается так:

Диод Шоттки на схеме. Да. Теперь 2 закорючки.

Диод Шоткти. Также его называют сигнальным диодом. Отличается относительно малым предельным напряжением и током, но высокой скоростью работы. Применяется в схемах передачи высокочастотных сигналов. Подробное рассмотрение особенностей диода Шоттки выходит за рамки статьи.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Физика полупроводников — Почему электричество может течь через диод только в одном направлении?

Позвольте мне попробовать еще одно объяснение, которое я ограничусь диодом с PN переходом (охватывает практически все диоды, используемые в современных схемах).

Диод состоит из p-легированной области (p-тип), прикрепленной к n-легированной области (n-тип). В р-типе поток электронов (е-) в основном осуществляется за счет движения электронов от дырки к дырке. С электрической точки зрения это в точности аналогично (и часто визуализируется) как дырки, движущиеся в направлении, противоположном электронному потоку (хотя нет физического движения положительного заряда). подарил (переехал).

На PN переходе диода слабосвязанные е- в n-типе попадают в отверстия соседнего p-типа. Тогда у вас будет изобилие e- в тонком слое слоя p-типа на стыке и их истощение (создание чистого положительного заряда) в тонком слое n-типа. Это устанавливает положительное поле напряжения в n-типе по сравнению с отрицательным в p-типе. Это отталкивает любой свободный e- в n-типе дальше от соединения. В результате получается тонкий слой PN без свободных отверстий и свободных электронных частиц.Слой становится изолятором.

Теперь, если вы приложите положительное напряжение к p-типу и отрицательное к n-типу, е- в p-типе удаляются, образуя свободные отверстия. Одновременно положительное напряжение противодействует обратному напряжению, которое было установлено в PN-переходе, а e- в n-типе силы ближе к p-типу, где они могут пересекаться и заполнять новые отверстия. Текущие потоки.

Если, однако, вы подаете положительное напряжение на n-тип, а отрицательное — на p-тип («обратное смещение» диода), вы просто усиливаете градиент напряжения, который уже был естественным образом установлен в PN-переходе.Электродвигатели вытесняются еще дальше от PN-перехода, и изоляционная граница (область истощения) утолщается. Нет тока.

Чтобы получить более глубокие знания, можно пройти хорошую часть дипломного курса по материаловедению. Я надеюсь, что того, что я написал, достаточно.

Видео с вопросом: определение светоизлучающих диодов в цепи

Стенограмма видео

На схеме показана схема, содержащая несколько диодов и светодиодов.Сколько светодиодов в цепи горят?

Хорошо, в этом вопросе нам дали схему довольно сложной электрической цепи, содержащей различные электрические компоненты. Например, в этой схеме мы видим, что у нас есть элемент, резистор, несколько диодов, в частности, один, два, три, четыре диода в нашей цепи. И у нас также есть светодиоды или светодиоды в нашей схеме. У нас тоже есть один, два, три, четыре из них.

Теперь, чтобы разобраться, что происходит в этой схеме, давайте сначала вспомним, что диод — это компонент схемы, который позволяет току проходить через него только в одном направлении.Другими словами, если мы говорим об обычном токе, то есть о потоке положительного заряда. Тогда диод пропускает через него только обычный ток в направлении стрелки на его обозначении цепи. Это означает, что обычный ток может течь через диод в этом направлении, но не в обратном.

И действительно, светодиод или светодиод работает аналогично. Он позволяет проходить через него только обычному току в направлении стрелки, обозначенной символом цепи.Но особенность светодиода заключается в том, что когда через него проходит ток, он также излучает свет, поэтому его называют светоизлучающим диодом.

Итак, чтобы ответить на вопрос: «Сколько светодиодов в цепи горит?» Нам нужно попытаться выяснить, через сколько светодиодов проходит ток. Чтобы решить эту проблему, нам нужно запомнить два разных правила. Первое правило состоит в том, что электрический ток течет только от более высокого потенциала к более низкому, а не наоборот.Так что мы подразумеваем под этим?

Ну, в данном случае у нас есть сотовый. А ячейка обеспечивает энергией все носители заряда, движущиеся по цепи. Если мы говорим об обычном токе, то это поток положительных зарядов от положительной клеммы ячейки, большей клеммы. Обходим цепь и возвращаемся к отрицательной клемме, меньшей из двух. И клетка снабжает эти заряды энергией. Эта энергия теряется по всей цепи всякий раз, когда ток проходит через какой-либо компонент схемы.И мы традиционно думаем, что эта энергия теряется как падение напряжения.

Так, например, мы можем сказать, что аккумулятор обеспечивает 24 вольта потенциала или, другими словами, напряжение 24 вольт для тока, оставляя положительный вывод. И поэтому мы можем думать, что весь ток в этой части цепи составляет 24 В, пока не достигнет этого резистора. Потому что, проходя через резистор, он теряет часть этого напряжения. Говорят, что это напряжение падает на нашем резисторе.

Итак, мы могли бы сказать, например, что на резисторе падает 10 вольт. Это означает, что ток теперь проходит через цепь с оставшимися 14 вольтами. И он остается на уровне 14 вольт, пока не достигнет другого компонента схемы. Будь то этот диод здесь или он идет сюда и достигает этого диода здесь. И поэтому один из способов думать о потенциале, особенно о более или менее высоком потенциале, — это вообразить это. Каждый кусок провода, который касается любого другого куска провода, не проходя через компонент схемы, имеет точно такой же потенциал.

Другими словами, если наша ячейка действительно 24-вольтовая, то весь этот кусок провода, пока он не дойдет до резистора, будет на 24 вольта. А потом, если на резистор действительно падает 10 вольт. Тогда каждый кусок провода после резистора до соприкосновения с любым другим компонентом схемы можно представить как находящийся под напряжением 14 вольт. А чем выше потенциал, тем выше число. 24 вольт — это более высокий потенциал, чем 14 вольт. А это значит, что в этом направлении через резистор не может пройти ток.Потому что здесь более высокий потенциал, а здесь более низкий. Так должно быть.

Конечно, использованные нами значения 24 и 14 вольт просто произвольны. Они помирились. Но идея все еще актуальна. И поэтому нам придется на мгновение использовать правило номер один, что ток течет только от более высокого потенциала к более низкому потенциалу. Мы даже можем представить это как реку, текущую только вниз по склону. Он никогда не поднимется обратно в гору. Он переходит от более высокого гравитационного потенциала к более низкому гравитационному потенциалу.Считается, что каждая часть холма на одинаковой высоте имеет одинаковый гравитационный потенциал. Точно так же, как каждый провод, который касается любого другого провода, не проходя через компонент схемы, называется одним и тем же электрическим потенциалом.

Итак, теперь, когда мы обсудили правило номер один, мы поговорим о правиле номер два, которое нам понадобится для понимания этой конкретной схемы. Как мы уже видели, эта конкретная схема заполнена диодами и светодиодами.Итак, для нас правило номер два состоит в том, что ток течет только в направлении, разрешенном диодом. И это включает светодиоды.

Итак, теперь, когда мы все это знаем, давайте представим, что ток течет от положительного вывода ячейки по цепи и пытается добраться до отрицательного вывода. И снова мы говорим об обычном токе. Итак, это поток положительных зарядов.

Теперь, когда ток достигает резистора, он проходит. И на этом резисторе падает некоторое напряжение, как мы уже видели.Это означает, что ток в розовой части цепи имеет более низкий потенциал, чем ток в оранжевой части цепи. И что интересно, когда ток достигает этой точки разветвления, у него есть два направления, в которых он может двигаться. Во-первых, он может идти прямо вниз или может идти вправо.

Давайте сначала поговорим о движении вниз. Если бы он шел прямо вниз, он должен был бы двигаться в этом направлении, против направления, разрешенного диодом. Потому что он пропускает только ток.Так как диод запрещает току течь вниз, в этой ветви не будет тока. И здесь мы использовали правило номер два, которое означает, что весь ток теперь течет в этом направлении через диод. И этому току позволяют течь в этом направлении, потому что направленность диода позволяет ему это делать.

Однако прохождение через диод приводит к некоторому падению напряжения на нем. Таким образом, мы можем сказать, что потенциал этого провода, который мы сейчас снова помечаем оранжевым, ниже, чем у этого розового провода.И, конечно же, эта розовая область включает в себя провод, по которому ток прошел ранее. Таким образом, вся эта оранжевая область имеет одинаковый потенциал. И этот потенциал ниже розового.

Так или иначе, ток проходит через диод, потому что это разрешено. И в этот момент он достигает этого перекрестка. Теперь на этом стыке ток мог разделиться на это направление и это направление. Однако, если мы посмотрим вперед на эту ветвь и, в частности, на ориентацию диода, мы увидим, что диод пропускает ток только в другом направлении.Следовательно, в этой ветви не может проходить ток. Это означает, что весь ток проходит через эту ветвь и, в частности, через светодиод. И он проходит в этом направлении.

Теперь, поскольку через этот светодиод проходит ток, он должен загореться. Потому что, как мы упоминали ранее, ток, проходящий через светоизлучающий диод, заставляет его загораться. Кроме того, мы можем понять, что из-за того, что ток прошел через компонент схемы, на этом компоненте цепи упало некоторое напряжение.И поэтому потенциал тока в этой части провода снова низкий. И мы нарисуем этот фрагмент оранжевой пунктирной линией, чтобы показать, что он имеет другой потенциал по сравнению, скажем, с этим оранжевым потенциалом, этим розовым потенциалом или даже этим оранжевым потенциалом. Это просто для предотвращения путаницы.

Но по сути, мы снова соединяем все кусочки провода, которые касаются провода, по которому проходит ток, не проходя через другой компонент схемы.Потому что все они имеют одинаковый потенциал. В любом случае, ток продолжает течь по нашей цепи и достигает этой точки ветвления здесь.

Теперь, в этот момент, он может разделиться в этом направлении и в этом направлении. Но мы видим, что если бы он проходил в этом направлении, он должен был бы пройти через светодиод, присутствующий в этой точке цепи, в неправильном направлении. Это снова запрещено правилом два. Таким образом, в этой части цепи нет тока.Вместо этого все оно течет по нижней ветви и здесь попадает на этот диод.

Теперь этот диод действительно пропускает ток в этом направлении, потому что ориентация диода правильная. И еще раз напоминаем, что на этом диоде есть падение напряжения. Так что потенциал провода после диода другой. Мы снова используем розовый цвет, чтобы пометить все провода с этим потенциалом. Обратите внимание, что мы снова окрасили этот потенциальный розовый цвет. Но это не то же самое, что этот потенциал, который мы тоже раскрасили в розовый цвет.

Но в любом случае, все остальные провода, соприкасающиеся с этой частью розового потенциала, но не проходящие через компонент схемы, представляют собой все эти кусочки провода. Во всяком случае, так через этот диод течет ток. И вот он прибывает на этот перекресток. Теперь ток мог разделиться на то и другое направление. И если бы он пошел в этом направлении, мы могли бы видеть, что диод находится в правильной ориентации, позволяющей ему это делать.

Однако помните, что этот провод на другой стороне диода, который мы сейчас рассматриваем, имеет тот же потенциал, что и этот провод здесь.И ток уже протекал по этому проводу раньше. Это означает, что если мы снова воспользуемся нашей гравитационной аналогией холма, это будет похоже на то, как река течет вниз по течению, а затем снова поднимается на высоту, где река уже была раньше. В данном конкретном случае мы говорим об этой высоте. Потому что, хотя сама река в этом месте раньше не текла, она пересекла эту высоту в другой части холма.

И точно так же ток не может течь в этом направлении, потому что потенциал этого провода выше, чем этот потенциал.И мы знаем это, потому что ток уже был на этом потенциале раньше. Таким образом, в этом направлении нет тока, а это означает, что через этот диод нет тока. Даже при том, что диод допускает это только на основании направления, в котором ток может течь через диод.

Это означает, что в точке ветвления весь ток должен идти в этом направлении. И затем он достигает этой точки ветвления здесь, в которой ток может разделиться в этом направлении и в этом направлении.Но, конечно, этого не может быть из-за светодиода. Светодиод пропускает ток только в этом направлении. Итак, весь ток теперь должен течь по этому пути. Он проходит через этот светодиод, потому что, опять же, ориентация правильная. А светодиод вызывает падение потенциала. И когда ток проходит через светодиод, он загорается. Итак, ток продолжает течь в этом направлении.

Теперь давайте воспользуемся розовой пунктирной линией, чтобы соединить все куски провода с одинаковым потенциалом.Или, другими словами, которые подключаются ко всем остальным частям провода, не проходя через компонент схемы. Итак, вот этот кусок провода и весь этот кусок провода, который в конечном итоге вернет нас обратно к отрицательному выводу ячейки. Таким образом, все эти провода имеют одинаковый потенциал. В частности, этот потенциал ниже, чем этот розовый потенциал здесь, потому что мы только что вышли из провода с этим розовым потенциалом.

В любом случае, ток течет по нашей цепи и достигает этой точки разветвления.На данный момент он может пойти в ту сторону или вверх. И если так пойдет, то мы увидим, что светодиод действительно позволит это. Но опять же, у нас есть все эти оранжевые пунктирные провода, которые имеют одинаковый потенциал. И раньше у нас уже был ток, протекающий через провод с таким потенциалом. Это означает, что потенциал оранжевого пунктира выше потенциала розового пунктира. Таким образом, ток не может течь в этом направлении, потому что он не может перейти от более низкого потенциала к более высокому, опять же, как сказано в первом правиле.Это означает, что весь ток течет по этому пути. И на этом этапе мы подошли к отрицательной клемме нашей ячейки.

Итак, мы прошли всю трассу. И мы выяснили, в каком направлении протекает ток. По пути мы увидели, что через этот и этот светодиод проходят токи. Это означает, что эти два светодиода горят. Итак, ответ на вопрос «Сколько светодиодов в цепи горит?» два. И это наш окончательный ответ.

Стабилитрон — что это такое, как работает и это история

Что такое диод и как он работает?

Диод — это компонент схемы, который позволяет току течь только в одном направлении. Диоды бывают разных размеров и обычно имеют черный цилиндрический корпус с двумя выводами, идущими по бокам (анод и катод), и полосой на конце катода. Диоды похожи на улицы с односторонним движением. Ток может двигаться только от конца катода к концу анода через диод.Это происходит потому, что диод предотвращает протекание тока в противоположном направлении от анодной стороны. Диод смещен в обратном направлении, когда он действует как изолятор, и смещен в прямом направлении, когда он пропускает ток. Анод и катод диода — это два его вывода. Диоды используются в цепях для ограничения напряжения и преобразования переменного тока в постоянный. Полупроводники, такие как кремний и германий, используются для получения максимальной отдачи от диодов. Несмотря на то, что они оба передают власть в одном направлении, они делают это по-разному.Диоды бывают разных форм и размеров, каждый со своим набором приложений, таких как стабилитроны. Переключатели, модуляторы сигналов, смесители сигналов, выпрямители, ограничители сигналов, регуляторы напряжения и т. Д. — все это примеры применения диодов.

Чем стабилитрон отличается от обычного диода?

Стабилитроны являются одними из диодов, используемых для определенных целей. За исключением одного ключевого различия, стабилитроны работают так же, как обычные диоды. Напряжение обратного пробоя стабилитронов известно как «напряжение стабилитрона».Это означает, что стабилитроны могут только остановить прохождение тока через цепь до определенного напряжения. Если напряжение обратного пробоя стабилитрона составляет 10 В, а ток составляет всего 5 В, стабилитрон блокирует прохождение тока. В другом сценарии, если ток в цепи составляет 11 В, стабилитрон пропускает ток.

Какая точка диода проводит в обоих направлениях? вы можете задаться вопросом. Стабилитрон пригодится при создании стабилизаторов напряжения, схем защиты от перенапряжения и других схем.Его можно использовать для перемещения частичного протекания тока в другом направлении в цепи. Конструкция стабилитронов также отличается от конструкции обычных диодов. Эти диоды изготавливаются из сильно легированных полупроводников N и P-типа с различным количеством легирования для достижения различных напряжений пробоя. В результате разные уровни напряжения стабилитронов имеют разную емкость напряжения.

Таким образом, стабилитроны предназначены для использования в режиме обратного смещения с низким постоянным напряжением пробоя или стабилитроном.Они начинают проводить значительные обратные токи. Стабилитрон может работать как регулятор напряжения, работая как вспомогательная нагрузка, отбирая больше тока от источника, когда напряжение слишком высокое, и меньше тока, когда напряжение слишком низкое.

Ранняя история стабилитрона

Кларенс Мелвин Зинер был первым, кто описал преимущества этого диода. Кларенс Зинер был профессором факультета физики Университета Карнеги-Меллона.Его исследовательские интересы были в области физики твердого тела. Он окончил Стэнфордский университет в 1926 году и получил докторскую степень в том же институте в 1929 году. В 1950 году он изобрел стабилитрон, который сейчас используется в современных компьютерных схемах. В 1934 году Кларенс Зенер опубликовал статью о пробое электрического изолятора. Он был известен во всем мире как пионер в области науки, называемой «внутреннее трение», которая была в центре большинства его исследований.

Как защитить вашу схему от повреждения при перенапряжении с помощью стабилитрона?

Вы можете столкнуться с неизвестными или загадочными сбоями в своих проектах при использовании в цепи двигателей, чувствительных к напряжению, или других компонентов.Компоненты, чувствительные к напряжению, иногда могут гореть, потому что они просто не могут справиться с величиной напряжения в токе. Давайте посмотрим на схемы. Схема 1 имеет источник питания 12 В с обратным смещением стабилитрона. Напряжение стабилитрона 10 Вольт; Следовательно, напряжение пробоя было превышено источником питания 12 В и не допускает превышения напряжения более 10 Вольт на вольтметре. Если мы увеличим напряжение источника питания до 90 В, как показано на схеме 2, стабилитрон все равно позволит току проходить мимо него.Однако ток, который идет на вольтметр, по-прежнему составляет около 10 вольт. Следовательно, стабилитрон можно использовать для создания стабилизатора напряжения, использующего эту логику в схеме.

Характеристики стабилитронов

Номинальное напряжение, рассеиваемая мощность, прямой ток возбуждения, прямое напряжение, тип корпуса и максимальный обратный ток — это атрибуты, которые используются для классификации различных стабилитронов. Давайте познакомимся с некоторыми из этих атрибутов.

Номинальное напряжение

Напряжение пробоя стабилитрона также называется номинальным рабочим напряжением.Это один из важных параметров при выборе стабилитрона.

Рассеиваемая мощность

Наибольшее количество энергии, которое может разрядить ток Зенера, представлено этим значением. Превышение этой номинальной мощности приводит к перегреву стабилитрона, потенциально повреждая его и вызывая выход из строя компонентов, подключенных к нему в цепи. Поэтому при выборе диода для конкретного применения следует учитывать этот элемент.

Максимальный ток стабилитрона

При напряжении стабилитрона это максимальный ток, который может пройти через стабилитрон, не повредив его.

Минимальный ток стабилитрона

Это минимальный ток, необходимый стабилитрону для входа в зону пробоя и начала работы.

Другие параметры, которые действуют как спецификации диодов, должны быть тщательно изучены, прежде чем принимать решение о типе стабилитрона, необходимого для какой-либо конкретной конструкции.

Магазинные переменные резисторы

Ознакомьтесь с другими статьями из нашего блога

Твердотельные диоды и характеристики диодов [Analog Devices Wiki]

В электронике диод — это двухконтактный компонент с несимметричным током vs.характеристика напряжения, с низким (в идеале нулевым) сопротивлением току в одном направлении и высоким (идеально бесконечным) в другом. Кремниевый полупроводниковый диод, наиболее распространенный тип, представляет собой монокристаллический кусок полупроводникового материала с PN-переходом, подключенным к двум электрическим выводам.

5.1 PN-переход

PN-переход формируется путем соединения полупроводников p-типа и n-типа вместе в единую кристаллическую решетку. Термин переход относится к границе раздела, где встречаются две области полупроводника.Если бы переход был построен из двух отдельных частей, это привело бы к разрыву в кристаллической решетке, поэтому PN-переходы создаются в монокристалле полупроводника путем введения определенных примесей, называемых легирующими добавками, например, ионной имплантацией, диффузией или эпитаксией (выращиванием). слой кристалла, легированного примесями n-типа, поверх слоя кристалла, легированного примесями p-типа, например).

PN-переходы являются элементарными строительными блоками почти всех полупроводниковых электронных устройств, таких как диоды, транзисторы, солнечные элементы, светодиоды и интегральные схемы; они являются активными сайтами, где происходит электронное действие устройства.Например, общий тип транзистора, транзистор с биполярным соединением, состоит из двух последовательно соединенных PN-переходов в форме NPN или PNP.

5.1.1 Свойства PN-перехода

PN-переход демонстрирует некоторые интересные свойства, которые находят полезное применение в твердотельной электронике. Полупроводник, легированный p-примесью, относительно проводящий. То же самое верно и для полупроводника с примесью n-типа, но переход между областями p- и n-типа является непроводником. Этот непроводящий слой, называемый обедненным слоем, возникает из-за того, что электрически заряженные носители, электроны в кремнии n-типа и дырки в кремнии p-типа, диффундируют в материал другого типа ( i.е. электронов p-типа и дырок n-типа) и устраняют друг друга в процессе, называемом рекомбинацией. Эта диффузия заряда вызывает встроенную разность потенциалов в обедненной области. Путем манипулирования этим непроводящим слоем PN-переходы обычно используются как диоды: элементы схемы, которые пропускают электрический ток в одном направлении, но не в другом (противоположном) направлении. Это свойство объясняется в терминах прямого смещения и обратного смещения, где термин смещение относится к приложению электрического напряжения к PN-переходу.PN-переход будет проводить ток, когда приложенное внешнее напряжение превышает встроенный потенциал перехода.

5.1.2 Равновесие (нулевое смещение)

В PN-переходе без внешнего приложенного напряжения достигается состояние равновесия, при котором на переходе образуется разность потенциалов. Эта разность потенциалов называется встроенным потенциалом, В _BI .

На стыке полупроводников p-типа и n-типа более высокая концентрация электронов в области n-типа вблизи интерфейса PN имеет тенденцию диффундировать в область p-типа.По мере того, как электроны диффундируют, они оставляют положительно заряженные ионы (доноры) в n-области. Точно так же более высокая концентрация дырок на стороне p-типа вблизи интерфейса PN начинает диффундировать в область n-типа, оставляя фиксированные ионы (акцепторы) с отрицательным зарядом. Области, непосредственно прилегающие по обе стороны от интерфейса PN, теряют свою нейтральность и становятся заряженными, образуя область пространственного заряда или обедненный слой (см. Рисунок 5.1).

Рисунок 5.1 PN-переход в состоянии равновесия

Электрическое поле, создаваемое областью пространственного заряда, препятствует процессу диффузии как для электронов, так и для дырок.Есть два одновременных явления: процесс диффузии, который имеет тенденцию генерировать больший объемный заряд, и электрическое поле, создаваемое объемным зарядом, которое стремится противодействовать диффузии. В состоянии равновесия эти две силы уравновешивают друг друга. Профиль концентрации носителей в состоянии равновесия показан на рисунке 5.1 синими и красными линиями. Также показаны два уравновешивающих явления, которые устанавливают равновесие.

Область пространственного заряда — это зона с чистым зарядом, обеспечиваемым фиксированными ионами (донорами или акцепторами), которые остались открытыми из-за диффузии основных носителей заряда.Когда равновесие достигнуто, плотность заряда аппроксимируется ступенчатой ​​функцией, отображаемой на графике Q (x) на рисунке 5.2. Фактически, область полностью обеднена основными носителями (оставляя плотность заряда равной чистому уровню легирования), а граница между областью пространственного заряда и нейтральной областью довольно резкая. Область пространственного заряда имеет одинаковый заряд по обе стороны от интерфейса PN, поэтому она простирается дальше на менее легированную сторону (сторона n на рисунках 5.1 и 5.2).

5.1.3 Прямое смещение

При прямом смещении положительное напряжение прикладывается к стороне p-типа по отношению к стороне n-типа перехода. При приложении напряжения таким образом дырки в области p-типа и электроны в области n-типа вытесняются в сторону перехода. Это уменьшает ширину истощающего слоя. Положительный заряд, приложенный к материалу p-типа, отталкивает дырки, в то время как отрицательный заряд, приложенный к материалу n-типа, отталкивает электроны.Расстояние между электронами и дырками уменьшается по мере того, как они движутся к стыку. Это снижает встроенный потенциальный барьер. С увеличением напряжения прямого смещения обедненный слой в конечном итоге становится достаточно тонким, чтобы встроенное электрическое поле больше не могло противодействовать движению носителей заряда через PN-переход, что, в свою очередь, снижает электрическое сопротивление. Электроны, которые пересекают PN-переход в материал p-типа (или дырки, которые проникают в материал n-типа), будут диффундировать в почти нейтральную область.Следовательно, степень диффузии неосновной части в зонах, близких к нейтральной, определяет величину тока, который может протекать через диод.

Только основные носители (электроны в материале n-типа или дырки в материале p-типа) могут протекать через полупроводник на макроскопическую длину. Имея это в виду, рассмотрим поток электронов через переход. Прямое смещение вызывает силу на электронах, толкающую их со стороны N к стороне P. При прямом смещении область обеднения достаточно узкая, чтобы электроны могли пересекать переход и инжектироваться в материал p-типа.Однако они не продолжают течь через материал p-типа бесконечно, потому что для них энергетически выгодно рекомбинировать с дырками. Средняя длина, которую электрон проходит через материал p-типа до рекомбинации, называется диффузионной длиной, и обычно она составляет порядка микрон.

Хотя электроны проникают в материал p-типа только на короткое расстояние до рекомбинации, электрический ток продолжается непрерывно, потому что дырки (основные носители) начинают течь в противоположном направлении, заменяя те, с которыми рекомбинируются электроны неосновных носителей.Полный ток (сумма токов электронов и дырок) постоянен в пространстве, потому что любое изменение вызовет накопление заряда с течением времени (это текущий закон Кирхгофа). Поток дырок из области p-типа в область n-типа в точности аналогичен потоку электронов от N к P (электроны и дырки меняются ролями, и знаки всех токов и напряжений меняются местами).

Таким образом, макроскопическая картина протекания тока через диод включает в себя электроны, протекающие через область n-типа к переходу, дырки, протекающие через область p-типа в противоположном направлении к переходу, и два типа носителей, постоянно рекомбинирующих в близость (определяемая диффузионной длиной) перехода.Электроны и дырки движутся в противоположных направлениях, но они также имеют противоположные заряды, поэтому общий ток идет в одном направлении с обеих сторон диода, как и требуется.

5.1.4 Обратное смещение

Обратное смещение обычно относится к тому, как диод используется в цепи. Если диод смещен в обратном направлении, напряжение на катоде выше, чем на аноде. Следовательно, ток не будет течь, пока электрическое поле не станет настолько сильным, что диод не сломается.

Поскольку материал p-типа теперь подключен к отрицательной стороне приложенного напряжения, отверстия в материале p-типа отодвигаются от перехода, что приводит к увеличению толщины обедненного слоя.Точно так же, поскольку область n-типа подключена к положительной стороне, электроны также будут отводиться от перехода. Следовательно, обедненный слой расширяется и увеличивается с увеличением напряжения обратного смещения. Это увеличивает барьер напряжения, вызывая высокое сопротивление потоку носителей заряда, таким образом, позволяя только очень небольшому электрическому току протекать через PN-переход.

Напряженность электрического поля обедненного слоя увеличивается по мере увеличения напряжения обратного смещения.Как только напряженность электрического поля превышает критический уровень, слой истощения PN-перехода разрушается, и начинает течь ток, обычно в результате процессов пробоя Зенера или лавинного пробоя. Оба эти процесса пробоя являются неразрушающими и обратимыми, пока величина протекающего тока не достигает уровней, которые вызывают перегрев полупроводникового материала и термическое повреждение.

Этот эффект используется в схемах стабилизаторов на стабилитронах.Стабилитроны имеют четко определенное низкое обратное напряжение пробоя по своей конструкции. Типичное значение напряжения пробоя составляет, например, 6,2 В. Это означает, что напряжение на катоде никогда не может быть более чем на 6,2 В выше, чем напряжение на аноде, потому что диод выйдет из строя и, следовательно, станет проводящим, если напряжение станет выше. Это эффективно ограничивает напряжение на диоде.

Другое применение, где используются диоды с обратным смещением, — это варакторные диоды (переменные конденсаторы).Слой обеднения действует как изолятор между двумя проводящими пластинами или выводами диода. Емкость зависит от ширины изоляционного слоя и его площади. Ширина зоны истощения любого диода изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Это изменяет емкость диода. Варакторы специально спроектированы так, чтобы одна сторона PN-перехода была слегка легированной, поэтому на этой стороне диода будет большая область обеднения. Эта более толстая область также будет больше зависеть от приложенного напряжения смещения, и, таким образом, изменение емкости диода (ΔC / ΔV) будет сильно зависеть от приложенного напряжения смещения.

Сводка раздела

Свойства прямого смещения и обратного смещения PN-перехода предполагают, что он может использоваться в качестве диода. Диод с PN-переходом позволяет электрическим зарядам течь в одном направлении, но не в противоположном; отрицательные заряды (электроны) могут легко проходить через переход от N к P, но не от P к N, и обратное верно для дырок. Когда PN-переход смещен в прямом направлении, электрический заряд течет свободно из-за пониженного сопротивления PN-перехода.Однако, когда PN-переход имеет обратное смещение, барьер перехода (и, следовательно, сопротивление) становится больше, а поток заряда очень мал.

5.2 Фактические диоды

На рисунке 5.3 ниже схематично изображен диод (a) и показан типичный лабораторный диод (b). Диоды — довольно распространенные и полезные устройства. Можно представить себе диод как устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Это чрезмерное упрощение, но хорошее приближение.

Рисунок 5.3: (a) Схематический символ диода (b) малосигнальный диод.

Как обсуждалось ранее, полупроводниковые диоды изготавливаются в виде двухслойной структуры, образующей PN переход. Полупроводники, такие как кремний или германий, можно легировать небольшими концентрациями определенных примесей, чтобы получить материал, который проводит электричество посредством переноса электронов (n-тип) или через дырки (p-тип). Когда слои из этих двух типов легированного полупроводника построены так, чтобы сформировать PN-переход, электроны мигрируют от стороны n-типа, а дырки мигрируют от стороны p-типа, как показано на рисунке.5.1. Это перераспределение заряда приводит к возникновению потенциального промежутка В, , _BI, , поперек перехода, как показано на рисунке. Этот зазор равен VBI ~ 0 . 7 V для кремния и ~ 0 . 3 V для германия.

Рисунок 5.4 PN-переход, образующий промежуток напряжения на переходе.

Когда этот диод с PN-переходом теперь подключен к внешнему напряжению, это может эффективно увеличивать или уменьшать встроенный потенциальный зазор.Это приводит к очень разному поведению, в зависимости от полярности этого внешнего напряжения, как показано на типичном графике В — I на рисунке. 5.5. Когда диод смещен в обратном направлении, как показано на рисунке 5.6, зазор увеличивается, и через переход проходит очень небольшой ток (до тех пор, пока в конечном итоге в этом примере не произойдет пробой поля при ~ 6,2 В). Напротив, конфигурация с прямым смещением уменьшает зазор, приближаясь к нулю для внешнего напряжения, равного напряжению зазора, и ток может течь легко.

Выражение для напряжения на диоде (прямое смещение) В _D выглядит следующим образом:

(5.1)

Где:
В _D = приложенное напряжение на диоде
k = постоянная Больцмана (1,38E-23 Дж / Кельвин)
T = абсолютная температура в Кельвинах
q = заряд электрона (1,6E-19 Кулонов)
I _D = фактический ток через диод
I _S = ток диффузии (постоянная, зависящая от устройства)
(Так называемое тепловое напряжение, В _T , составляет кТ / q = 26 мВ при комнатной температуре.)

Приведенное выше уравнение можно изменить, чтобы получить I _D :

(5.2)

Таким образом, при обратном смещении диод ведет себя как разомкнутый переключатель; и при прямом смещении для токов примерно 10 мА или больше диод дает почти постоянное падение напряжения ~ 0,7 В . Диффузионный ток I _S, зависит от уровня легирования примесей n-типа и p-типа, площади диода и (в очень большой степени) от температуры.Разумной отправной точкой для диода интегральной схемы с малой геометрией является I _S = 1E ^-16 .

Рисунок 5.5: Зависимость напряжения В _D от тока, поведение диода I _D

Противоположные заряды в полупроводниковом переходе не отличаются от зарядов на пластинах конденсатора. Итак, у каждого перехода есть емкость; но поскольку расстояние между электронами и дырками, обедненный слой, изменяется с приложенным напряжением, емкость зависит от приложенного напряжения.Чем ниже напряжение, тем выше емкость, и она будет увеличиваться прямо в область прямого смещения.

Рисунок 5.6 Характеристики напряжения в зависимости от тока стабилитрона на 6,2 В

Еще одна вещь, на которую следует обратить внимание в отношении реальных диодов, — это последовательное сопротивление в полупроводниковом материале, не принимаемое областью обеднения. Для обычной концентрации 5E ¹⁵ (количество атомов примеси на кубический сантиметр, что дает практическое напряжение пробоя в ИС около 25 В), объемное удельное сопротивление составляет около 1 Ом · см для кремния, легированного фосфором (n-типа), и 3 Ом-см для бора (р-тип).Для сравнения, такой металл, как алюминий, имеет удельное сопротивление 2,8 мкОм-см, медь — 1,7 мкОм-см. Объемное удельное сопротивление (ρ или rho) измеряется между противоположными поверхностями куба материала с длиной стороны (w, h, l) 1 см (10 мм).

5.3 Температурное поведение диодов

Из уравнения напряжения диода 5.1 мы можем видеть, что оно содержит член абсолютной температуры T. Кроме того, диффузионный ток I _S не является на самом деле постоянным, но сильно зависит от температуры.В нижнем наборе графиков на рисунке 5.7 смоделированное напряжение диода в зависимости от температуры показано для четырех различных токов диода (зеленый = 1 мА , синий = 2 мА , красный = 5 мА и голубой = 10 мА). Из графиков видно, что напряжение на диоде имеет довольно сильную отрицательную температурную зависимость.

На верхнем графике показана разница между кривыми 2 мА и 1 мА вместе с разницей между кривыми 5 мА и 10 мА. Эти два результата лежат точно друг на друге.Причина этого станет очевидной, если мы рассмотрим уравнение напряжения на диоде более внимательно.

Рисунок 5.7 Зависимость напряжения диода от температуры при 1 мА, 2 мА, 5 мА и 10 мА

(5,3)

Переставляя и предполагая I _S1 = I _S2 , получаем:

(5,4)

Теперь сильный температурный эффект I _S выпадает из уравнения, и у нас остается только член абсолютной температуры, T, который делает ΔV _D пропорциональным абсолютной температуре (PTAT).Оба V _D2 — V _D1 и V _D4 — V _D3 имеют одинаковое соотношение 2: 1 для своих токов, и, таким образом, кривые ΔV _D будут точно лежать на друг над другом. При комнатной температуре тепловое напряжение В _T составляет около 26 мВ , что при умножении на ln (2) дает примерно 18 мВ, видимые на графике при 25 градусах.

5.4 Линейная модель

Линейная модель диода аппроксимирует экспоненциальную характеристику I — V прямой линией, касательной к реальной кривой в точке смещения постоянного тока.На рисунке 5.8 показана кривая с касательной в точке ( V _D , I _D ). Кривая пересекает горизонтальную ось при напряжении В, , _{, D0,} . Для небольших изменений в V _D и I _D относительно точки касания касательная линия дает хорошее приближение к реальной кривой.

Рисунок 5.8. Характеристики I — V с касательной в точке ( V _D , I _D )

Наклон касательной определяется по формуле:

(5.5)

I _D часто намного больше, чем I _S , поэтому уравнение часто упрощается до:

(5,6)

Уравнение касательной:

(5,7)

5.5 Модель слабого сигнала

Поскольку уравнение диода для I _D как функции V _D является нелинейным, инструменты анализа линейных цепей не могут быть применены к схемам, содержащим диоды, так же, как это было бы для схемы, содержащей только резисторы.Однако, если ток диода известен для конкретного напряжения, можно использовать линейный анализ цепи для прогнозирования изменения тока при заданном изменении напряжения, при условии, что это изменение будет постепенно небольшим. Такой подход называется анализом слабого сигнала. Несколько слов об обозначениях:

Где:
V _D и I _D — значения смещения постоянного тока, а v _d и i _d — малосигнальные изменения значений смещения.

Сопротивление слабого сигнала определяется как отношение v _d к i _d и определяется как:

(5,8)

Это приводит к тому же r _d , что и в модели линейного касательного диода на рисунке 5.8. Таким образом, слабосигнальная модель диода при прямом смещении представляет собой резистор номиналом r _d . Значение r _d обратно пропорционально протекающему через него току. Каждый раз, когда ток удваивается, сопротивление уменьшается вдвое.Из модели линейного диода следует, что r _d может быть интерпретировано графически как обратная величина наклона кривой i _D относительно v _D в точке ( V _D , I _D ) .

Сводка раздела

1. Полупроводники содержат два типа мобильных носителей заряда: положительно заряженные дырки и отрицательно заряженные электроны.
   

2. Полупроводник может быть легирован донорными примесями (легирование n-типа) так, чтобы он содержал подвижные заряды, являющиеся электронами.
   

3. Полупроводник может быть легирован акцепторными примесями (легирование p-типа), так что он содержит подвижные заряды, которые являются дырками.
   

4. Есть два важных механизма протекания тока в полупроводнике:
   

   1. диффузия носителей в результате градиента концентрации; и
      

   2. дрейф носителей в электрическом поле.
      

5. В состоянии равновесия через PN-переход создается встроенный потенциальный или потенциальный барьер В _BI вольт.
   
6. При приложении напряжения прямого смещения В _DF встроенный потенциал снижается до В _BI — В _D , и ток течет через диод, когда В _DF больше V _BI .
   
7. При приложении напряжения обратного смещения В _DR высота потенциального барьера увеличивается до В _BI + В _DR , и может течь небольшой ток.
   
8. Когда В _BI + В _DR больше некоторого критического напряжения, где электрическое поле выше, чем электрическая прочность полупроводника, происходит обратный пробой перехода и течет ток.
   
9. Полный ток диода I _D связан с приложенным напряжением В _D соотношением

Лабораторная работа ADALM1000 2. Диод I vs.Кривые V
Лабораторная работа ADALM1000, Зависимая от напряжения емкость PN перехода

Лабораторное занятие ADALM2000 2. Кривые зависимости диода I от V
Лабораторное занятие ADALM2000, зависимая от напряжения емкость PN-перехода
Лабораторное занятие ADALM2000: датчик дифференциальной температуры

Вернуться к предыдущей главе

Перейти к следующей главе

Вернуться к содержанию

OSCAR — Разное030 — Диоды

Диоды

Базовый диод — это устройство, позволяющее электрическому току проходить только в одном направлении.Диоды также часто называют выпрямителями. Термин «диод» обычно подразумевает малосигнальное устройство с током обычно в миллиамперном диапазоне. Под выпрямителем подразумевается силовое устройство, способное проводить от 1 до 1000 ампер или даже выше. Диод является самым основным твердотельным устройством, хотя он также существовал как часть технологии электронных ламп. Твердотельные диоды или выпрямители обычно обозначаются маркировкой, начинающейся с «1N» (например, 1N4001). У меньших диодов будет полоса на одном конце, указывающая на катодную сторону диода.

Типичные области применения диодов:

Ток протекает через диод при наличии прямого смещения . Прямое смещение возникает, когда положительная сторона источника напряжения подключена к аноду, а отрицательная сторона — к катоду. При использовании обычного тока ток течет через диод от анода к катоду или в направлении стрелки на схематическом обозначении. Когда существует обратное смещение , положительная сторона источника напряжения подключается к катоду.При обратном смещении диод почти полностью блокирует прохождение любого тока.

Когда ток проходит через диод с прямым смещением, при прохождении тока через диод будет небольшое падение напряжения. Это называется прямым падением напряжения (Vf) . Для диодов на основе кремния (наиболее распространенных) Vf будет примерно 0,7 В. Vf для германиевых диодов составляет всего 0,3 В. Когда прямое смещение меньше Vf, диод ограничивает ток, проходящий через него.Выше Vf диод пропускает ток с относительно небольшим дополнительным падением напряжения. Номинальный ток для диода указывает, какой ток может пройти при прямом смещении.

В идеале, когда диод смещен в обратном направлении, ток не будет проходить. На самом деле проходит небольшой ток, который называется ток утечки . Ток утечки обычно находится в диапазоне мкА. У диодов также есть точка, в которой они больше не могут сдерживать ток, называемая напряжением пробоя (Vb) .Когда обратное смещение достигает этой точки, диод не может сдерживать обратный ток.

Диод, используемый в простой схеме, преобразует волну переменного тока в пульсирующую постоянную. Это можно продемонстрировать с помощью графика формы сигнала переменного тока. Форма волны переменного тока показана ниже как вход переменного тока . Этот график показывает, как сила тока меняется с течением времени. Ток отображается на вертикальной шкале, а время — на горизонтальной шкале. Следует признать, что результирующая волна типична для синусоидальной волны.Ток течет в одном направлении, когда форма волны находится выше горизонтальной линии, и течет в противоположном направлении, когда форма волны ниже горизонтальной линии. Когда диод вставлен в путь прохождения тока, ток может течь только в одном направлении, как показано как DC Output .

Обратите внимание, что в простой диодной схеме есть период времени, когда ток течет, и такой же период времени, когда ток не течет. Во многих цепях такое прерывание тока недопустимо.Протекание тока можно сделать более постоянным, используя несколько диодов в конфигурации, называемой мостовым выпрямителем . Мостовой выпрямитель обеспечивает несколько путей для тока в зависимости от полярности входа.

В наиболее распространенной конфигурации используются четыре диода в форме ромба:

• Когда входной переменный ток находится в первой (верхней) половине формы волны, ток течет через диод «A» и возвращается через диод «B». Диоды «C» и «D» блокируют прохождение тока, потому что имеют обратное смещение.
• Во второй (нижней) половине сигнала ток течет через диод «C» и возвращается через диод «D». Диоды «A» и «B» блокируют ток, поскольку имеют обратное смещение.

Когда два полупериода соединяются, ток проходит через весь цикл переменного тока. Пульсации в пульсирующем постоянном токе могут быть дополнительно уменьшены простым добавлением конденсатора на выходе постоянного тока. Конденсатор заряжается, когда выходная мощность достигает пика, и разряжается, когда выходная мощность достигает нуля.

Существует множество различных типов специальных диодов, которые здесь не обсуждаются, в том числе:

• Стабилитроны : диоды, которые могут проводить обратное направление. Этот эффект, называемый пробоем стабилитрона, происходит при точно определенном напряжении, что позволяет использовать диод в качестве прецизионного источника опорного напряжения.
• Светодиоды (LED) : когда электроны пересекают переход, они испускают фотоны. Благодаря правильным материалам и геометрии свет становится видимым.

Что такое блокирующий диод и байпасный диод в распределительной коробке солнечной панели?

Обходной диод и блокирующий диод, используемые для защиты солнечных панелей в затененных условиях

В различные типы конструкций солнечных панелей производители включают как байпасные, так и блокирующие диоды для защиты, надежной и бесперебойной работы. Мы обсудим как блокирующие, так и байпасные диоды в солнечных панелях с рабочими и принципиальными схемами более подробно ниже.

Обходной диод в солнечной панели используется для защиты частично затененного массива фотоэлектрических элементов внутри солнечной панели от нормально работающей фотоэлектрической цепочки при пиковом солнечном свете в той же фотоэлектрической панели. В многопанельных фотоэлектрических цепочках неисправная панель или цепочка были обойдены диодом, который обеспечивает альтернативный путь протеканию тока от солнечных панелей к нагрузке.

Блокирующий диод в солнечной панели используется для предотвращения разряда или разряда батарей через фотоэлементы внутри солнечной панели, поскольку они действуют как нагрузка ночью или в случае полностью закрытого неба облаками и т. Д.Короче говоря, поскольку диод пропускает ток только в одном направлении, ток от солнечных панелей течет (с прямым смещением) к батарее и блокируется от батареи к солнечной панели (с обратным смещением).

Что такое диод?

Диод — это однонаправленное полупроводниковое устройство, которое пропускает ток только в одном направлении (прямое смещение, т. Е. Анод подключен к положительной клемме, а катод подключен к отрицательной клемме). Он блокирует ток в обратном направлении (обратное смещение i.е. Анод к клемме -Ve и катод к клемме + Ve).

Они сделаны из полупроводниковых материалов, таких как кремний и германий. Они обладают высоким сопротивлением току в одном направлении (обратное смещение) и создают путь короткого замыкания для тока в противоположном направлении (прямое смещение). Ниже приводится общий символ диода с анодом и катодным выводом.

Работа блокирующих и байпасных диодов в панелях PV

Солнечные панели — лучшая альтернатива широкому диапазону (от мВт до МВт) бесплатной электрической энергии и может использоваться с сетевыми или автономными энергосистемами. .Его можно установить где угодно в пределах солнечного диапазона для выработки электроэнергии.

Фотоэлектрический элемент внутри солнечной панели представляет собой простой полупроводниковый фотодиод, состоящий из взаимосвязанных кристаллических кремниевых элементов, которые поглощают / поглощают фотон от прямого солнечного света на своей поверхности и преобразуют его в электрическую энергию. фотоэлектрические элементы соединены последовательно в цепи внутри солнечной панели, и они вырабатывают электроэнергию в нормальном режиме работы, когда солнечный свет попадает на эти фотоэлектрические элементы.

Но некоторые факторы влияют на генерирующую электрическую мощность солнечных элементов, такие как аномальные условия окружающей среды, например, дождь, снегопад и влажность, полные облака, закрывающие небо, солнечная радиация, изменения температуры и расположение массива панелей относительно солнца и т. Д.

Одним из наиболее важных факторов, влияющих на производительность и эффективность, являются полностью или частично затененные солнечные панели из-за облаков, деревьев, листьев, здания и т. Д. В этом случае некоторые фотоэлектрические элементы не могут генерировать энергию, поскольку они не подвергаются воздействию прямые солнечные лучи.В этом случае пораженные клетки действуют как нагрузка и могут быть повреждены из-за горячей точки. Вот почему нам нужен байпасный диод в солнечной панели.

Давайте посмотрим ниже, чем могут быть опасны затемненные солнечные панели и как байпасный диод предотвращает солнечные панели или повреждение фотоэлектрических цепей.

Фотоэлементы без байпасных диодов

Одиночный фотоэлектрический элемент генерирует около 0,58 В постоянного тока при 25 ° C . В случае разомкнутой цепи обычно значение V _OC равно 0.5 — 0,6 В, а мощность одного фотоэлемента составляет от 1 до 1,5 Вт в случае обрыва цепи. Таким образом, один фотостатический элемент 1,5 Вт с 0,5 В будет производить ток 3 А как I = P / V (1,5 Вт / 0,5 В = 3 ампера).

Предположим, что к фотоэлементам не подключены байпасные диоды. Как вы можете видеть, фотоэлементы соединены последовательно (положительная клемма подключена к отрицательной клемме второй солнечной панели и так далее).

Мы знаем, что последовательный ток «I» одинаков в каждой точке, а напряжения складываются i.е. V _T = V _{1 ​​} + V ₂ + V ₃ … V _n . Таким образом, общее напряжение V _T = 0,5 В + 0,5 В + 0,5 В = 1,5 В.

В нормальном режиме работы все фотоэлементы работают безупречно, т.е. все три фотоэлемента вырабатывают номинальную мощность в токах и вольтах. Мощность аддитивна как при последовательном, так и при параллельном подключении. Так мы получаем идеальную максимальную номинальную мощность в амперах и вольтах. Прохождение тока показано синими пунктирными линиями от фотоэлементов к выходной нагрузке.

Но что делать в случае затененных ячеек? А что делать, если нет и байпасного диода? Посмотрим, что будет дальше.

Затененные фотоэлементы без байпасных диодов

В случае падения листьев или облаков затененные фотоэлектрические элементы не смогут вырабатывать электрическую энергию и действуют как резистивная полупроводниковая нагрузка. В случае отсутствия обходных диодов энергия, вырабатываемая цепочкой фотоэлементов, обращенной к прямым солнечным лучам, начнет поступать к затемненным элементам, поскольку они также ведут себя как нагрузка.Этот чрезмерный ток будет нагревать затемненные весоизмерительные ячейки, поскольку они рассеивают мощность, что приводит к возникновению горячей точки и может повредить или сжечь затронутые ячейки.

Когда на затененных элементах происходит падение напряжения, нормальные элементы без затенения пытаются отрегулировать падение напряжения, увеличивая напряжение холостого хода. Таким образом, затронутые затемненные фотоэлементы становятся смещенными, и отрицательное напряжение появляется в противоположном направлении на их выводах. Это отрицательное напряжение вызывает протекание тока в противоположном направлении в затронутых затемненных фотоэлектрических элементах, которые потребляют мощность со скоростью рабочего тока и тока короткого замыкания I _SC .Таким образом, затемненный элемент внутри солнечной панели будет рассеивать энергию, а не производить ее, поскольку в ней возникают обратные падения напряжения из-за протекания электронных токов. Весь этот процесс снизит общую эффективность или может привести к повреждению и взрыву фотоэлементов в солнечной панели.

Синие пунктирные линии показывают потоки токов, т. Е. Некоторый ток течет из нормальных ячеек №1 и №3 в затронутую заштрихованную ячейку №2. В случае разомкнутой цепи все токи могут течь к пораженным ячейкам, пока они находятся в В случае подключения нагрузки к фотоэлектрической панели, некоторый ток течет к нагрузке с пониженной скоростью.

Вот почему нам нужны обходные диоды в солнечной панели. Давайте посмотрим, что происходит, когда в фотоэлектрической панели есть байпасный диод, как показано ниже.

Фотоэлементы с байпасными диодами

Теперь давайте посмотрим, как мы можем защитить солнечную панель или фотоэлектрическую матрицу и цепочки от частичных или полностью затененных эффектов фотоэлементов. Это обходной диод. Байпасные диоды можно использовать, подключив их параллельно с фотоэлементом последовательно соединенной цепочки, чтобы исключить фактор риска и защитить солнечные панели от общего повреждения и взрыва в случае полного или частичного затемнения.

Байпасные диоды подключены извне параллельно (параллельно) фотоэлектрическим элементам с обратным смещением (клемма анода подключена к + Ve, а катод — к стороне -Ve солнечного элемента), что обеспечивает альтернативный путь для протекания тока в случае затенения. клетки. Диоды обхода обратного смещения не пропускают производимый ток в нормальных ячейках в заштрихованные ячейки.

Потоки генерируемых токов показаны синими пунктирными линиями. В случае ясного неба, то есть пикового солнечного света, создаваемый ток не будет проходить через байпасные диоды, как показано красными пунктирными линиями, поскольку они смещены в обратном направлении и действуют как разомкнутый контур.Таким образом, общая мощность, идущая на зарядку аккумулятора или подключенную нагрузку, не влияет на ожидаемый КПД.

Но что происходит, когда на частичных ячейках есть облака или тени от зданий? давайте посмотрим, следуйте.

Затемненные фотоэлементы с байпасными диодами

В случае облаков, снега и т. Д., Ячейка № 2 будет повреждена и не сможет генерировать энергию, поэтому теперь полупроводниковый резистор действует как нагрузка. Теперь заштрихованные ячейки обеспечивают отрицательную мощность (они хотят рассеивать мощность, а не генерировать ее), байпасные диоды через ячейку активированы (поскольку сейчас она находится в прямом смещении) и направляют поток тока на нагрузку, как показано синими пунктирными линиями. минуя заштрихованную ячейку на рис.

Короче говоря, байпасные диоды, подключенные к затемненным ячейкам №2, обеспечивают альтернативный путь для протекания токов от ячейки №1 к ячейке №3 и последующей нагрузки. Таким образом, байпасный диод поддерживает надежную и плавную работу фотоэлементов, не повреждая фотоэлектрический элемент или общую решетку фотоэлектрических цепей с пониженным уровнем мощности, поскольку элемент №2 не может генерировать электрическую мощность.

В солнечных панелях в качестве байпасных диодов используются два типа диодов: диод с PN-переходом и диод Шоттки (также известный как диод с барьером Шоттки) с широким диапазоном номинальных значений тока.Диод Шоттки имеет более низкое прямое падение напряжения 0,4 В по сравнению с обычным кремниевым диодом с PN-переходом, которое составляет 0,7 В.

Это означает, что при прямом смещении диод Шоттки сохраняет почти уровень напряжения одиночного фотоэлектрического элемента (который составляет 0,5 В) в каждой последовательной цепочке. Другими словами, он обеспечивает эффективную работу фотоэлементов за счет меньшего рассеивания мощности в режиме блокировки.

Еще одно преимущество байпасного диода, подключенного параллельно солнечным элементам, заключается в том, что когда он работает (т.е.е. прямое смещение), прямое падение напряжения составляет 0,4 В (и 0,7 В в случае диода с PN-переходом), что ограничивает обратное, то есть отрицательное напряжение, создаваемое заштрихованной ячейкой, что снижает вероятность возникновения горячих точек. Повышение температуры может привести к ожогу или повреждению фотоэлементов, но в случае байпасных диодов оно возвращает затемненный элемент к нормальной работе после удаления облака. Вышеупомянутое — точные причины, по которым в солнечных панелях используются байпасные диоды.

Почему нет байпасного диода на каждой фотоэлектрической ячейке?

Подключение обходного диода к каждой отдельной фотоэлектрической ячейке приведет к дорогостоящей и сложной конструкции.Таким образом, производитель устанавливает байпасные диоды снаружи в распределительной коробке солнечной панели (задняя сторона фотоэлектрической панели) в рядные массивы вместо одиночных фотоэлементов.

Обычно двух байпасных диодов достаточно для солнечной панели мощностью 50 Вт, имеющей 36-40 отдельных фотоэлементов, и для зарядки последовательной или параллельной системы батарей от 12 В до 24 В в зависимости от номинального тока и напряжения, которые составляют 1-60 А и 45 В в случае диода Шоттки.

Блокирующие диоды в солнечных батареях

Как упоминалось выше, диоды пропускают ток только в одном направлении (прямое смещение) и блокируют в противоположном направлении (обратное смещение).

Это то, что на самом деле делают блокирующие диоды в солнечной панели. Во время нормальной работы солнечных элементов при ясном солнечном свете солнечные элементы вырабатывают электрическую энергию и пропускают поток электронов в одном направлении, то есть от солнечной панели к батарее или контроллеру заряда и другим подключенным нагрузкам.

Ночью, в облаках или без нагрузки в тени подключенная батарея будет обеспечивать ток солнечным элементам, поскольку они ведут себя как обычные резисторы. Чтобы решить эту проблему, используются блокирующие диоды, которые блокируют обратный ток к солнечным панелям, что предотвращает разряд батареи, а также защищает солнечные элементы от горячих точек из-за рассеивания энергии внутри них, что приводит к повреждению солнечного элемента.

Короче говоря, блокирующие диоды обеспечивают только единственный путь для тока от солнечной панели к батарее и блокируют токи от батареи к солнечным элементам в ночное время, поскольку солнечные элементы действуют как нагрузка, а не генерируют энергию.

Имейте в виду, что блокирующие диоды устанавливаются последовательно с солнечной панелью. На следующем рисунке показана комбинация блокирующих диодов, включенных последовательно, и байпасных диодов, подключенных параллельно солнечной панели.

Как показано на рисунке ниже, на ячейку №3 упал лист.Таким образом, генерируемый ток будет течь от ячеек №1 и №2 к выходу, как и при нормальной работе. Ток будет протекать через байпасный диод через ячейку № 3, которая подверглась воздействию, и ячейку № 4, а затем к нагрузкам, затем через блокирующие диоды, что, как и ожидалось, является надежной работой солнечной энергосистемы.

Я надеюсь, что это прояснило концепцию, что это за обходные и блокирующие диоды в распределительной коробке на задней стороне солнечной панели.

Похожие сообщения:

Основы диодов

Дэвид Херрес

Обычные полупроводники на основе кристаллического кремния работают в соответствии с теми же физическими принципами, что и радиочастотные детекторы на основе галенита (PbS, сульфид свинца) «кошачьего уса» в ранних наборах кристаллов.Определяющий элемент в твердотельном диоде в P-N переходе. Он создается при соединении пластин кристаллического кремния P-типа и N-типа. К двум концам получаемого обычно трубчатого устройства прикрепляются выводы проводов, поэтому его можно настроить вместе с другими устройствами — резисторами, конденсаторами, индукторами и т. Д. — для выполнения требуемых функций.

Диоды с биполярным переходом в основном состоят из PN перехода. Область обеднения на стыке с небольшим количеством свободных носителей заряда действует как изолятор.Напряжение, приложенное со стороны n к стороне p диода, расширяет область обеднения; через диод может проходить небольшой ток. Напряжение от p- к n-стороне диода уменьшает обедненную площадь, позволяя току течь через диод. Таким образом, диод пропускает ток только в одном направлении. Пороговое напряжение, при котором диод начинает проводить, обычно находится в диапазоне от 0,5 до 1 В. В «непроводящем» направлении диоды пропускают небольшой ток утечки из-за термически генерируемых носителей заряда в области обеднения.

Диоды поставляются в небольших герметичных упаковках и не подлежат вскрытию и ремонту. Тем не менее, важно понять их внутреннюю механику, чтобы понять, как работает общая схема. Более того, понимание более сложных полупроводниковых устройств, включая транзисторы, полевые МОП-транзисторы и ИС, основывается на понимании того, как работают диоды.

В электрической цепи диод аналогичен обратному клапану в водяной системе. Он ведет только в одном направлении. Благодаря этому свойству появились полезные приложения:

Блокирующие диоды предотвращают нежелательное обратное электрическое питание, как в ветряных генераторах или фотоэлектрических солнечных батареях.Диоды могут устранять часть формы волны выше или ниже нулевого уровня, тем самым преобразуя переменный ток в пульсирующий постоянный ток. Диоды могут обнаруживать радиочастотные сигналы, подавляя высокочастотную составляющую, так что остается только модулирующая огибающая. Там, где напряжение пробоя обратного смещения может быть допущено без разрушения устройства, как в стабилитроне, диод может быть размещен в шунтирующей конфигурации, чтобы исключить любое напряжение выше определенного значения, тем самым обеспечивая регулирование.

Типичный диодный выпрямитель, пропускающий ток в одном направлении.

В электрической цепи диод служит барьером для некоторой части тока. Но поскольку эта функция зависит от полярности, диод считается активным, а не пассивным устройством.

Детектор огибающей диода. На выходе появляется только огибающая высокочастотного сигнала.

Свойства диодов возникают благодаря чуду легирования, когда мельчайшие примеси вводятся в кристаллический кремний, часто просто путем пропускания через него газа. Подготовленные пластины становятся либо N-типа с избыточными электронами, либо P-типа с избыточными дырками, что является еще одним способом сказать, что материал имеет дефицит электронов.

Типичная характеристика проводимости стабилитрона. При заданном напряжении обратной полярности прибор «замыкается».

В зависимости от того, как смещен диод (какой конец подключен к какой полярности), электроны и дырки либо отталкиваются к переходу P-N, так что диод проводит, либо притягиваются от перехода P-N, так что диод не проводит.

Если к аноду приложено положительное смещение, диод будет проводить.

Вот как работает это элегантное маленькое устройство.