Введение в электронику. Диоды
Серия статей известного автора множества радиолюбительских публикаций Дригалкина В.В. для начинающих радиолюбителей
Доброго дня уважаемые радиолюбители!
Приветствую вас на сайте “Радиолюбитель“
Данный элемент пропускает ток только в одном направлении. У диода два вывода: анод и катод. Если подключить к нему батарею полюсами: плюс – к аноду, минус – к катоду, в направлении от анода к катоду потечет ток. Сопротивление диода в этом направлении небольшое. Если же попробовать изменить полюса батарей, то есть включить диод “наоборот”, то ток через диод не пойдет. В этом направлении диод имеет большое сопротивление. Таким образом, проводимость диода сильно зависит от полярности приложенного напряжения. А это позволяет производить выпрямление переменного тока, детектировать1 сигналы и т.п.
Разновидностей диодов существует несколько.
Выпрямительный полупроводниковый диод предназначенный для преобразования переменного тока в постоянный. Они используются в схемах управления и коммутации для ограничения паразитных выбросов напряжений, в качестве элементов электрической развязки цепей и т.д.
Диодный мост – определенная последовательность соединения четырех выпрямительных диодов, предназначенная для преобразования (“выпрямления”) переменного тока в пульсирующий постоянный
Высокочастотные диоды являются приборами универсального назначения. Они могут работать в выпрямителях переменного тока широкого диапазона частот (до нескольких сотен мегагерц), а также в модуляторах, детекторах и других нелинейных преобразователях электрических сигналов.
Импульсные диоды являются разновидностью высокочастотных диодов и предназначены для использования в качестве ключевых элементов в быстродействующих импульсных схемах. Помимо высокочастотных свойств импульсные диоды обладают минимальной длительностью переходных процессов при включении и выключении. Импульсные диоды применяются в качестве ключевых элементов в схеме при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд) .
Туннельный диод – это полупроводниковый диод, в котором используется явление туннельного пробоя при включении в прямом направлении. Характерной особенностью туннельного диода является наличие на прямой ветви вольтамперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Это позволяет использовать его в усилителях, генераторах синусоидальных и релаксационных колебаний, переключающих схемах. Разновидностью туннельных диодов являются обращенные диоды. Обращенным называют полупроводниковый диод на основе полупроводника с критической концентрацией примеси, в котором проводимость при обратном напряжении значительно больше, чем при прямом вследствие туннельного эффекта. Большой обратный ток и нелинейность вблизи нулевой точки позволяют использовать такие туннельные диоды в качестве пассивного элемента радиотехнических устройств, детекторов и смесителей для работы при малом сигнале и как ключевые устройства для импульсных сигналов малой амплитуды.
Стабилитроны предназначенные для стабилизации уровня напряжения при изменении величины протекающего через диод тока, они подразделяются на маломощные и средней мощности с допустимой мощностью рассеивания до 0,3 Вт и от 0,3 до 5 Вт соответственно. Эти полупроводниковые приборы имеют два вывода: анод и катод. В прямом направлении (от анода к катоду) стабилитрон работает как диод, свободно пропуская ток. А в обратном направлении он сначала не пропускает ток (как и диод), а при увеличении подаваемого на него напряжения вдруг “пробивается ” и начинает пропускать ток. Напряжение “пробоя” называют напряжением
Подобно стабилитрону работает стабистор. Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации , которое составляет примерно 0,7 В. Последовательное соединение двух или трёх стабисторов даёт возможность получить удвоенное или утроенное значение напряжения стабилизации. Некоторые типы стабисторов представляют собой единый набор с последовательным соединением отдельных элементов. Стабисторам присущ отрицательный температурный коэффициент сопротивления, то есть напряжение на стабисторе при неизменном токе уменьшается с увеличением температуры. В связи с этим стабисторы используют для температурной компенсации стабилитронов с положительным коэффициентом напряжения стабилизации.
Варикап – полупроводниковый диод, действие которого основано на использовании зависимости емкости от обратного напряжения, предназначен для применения в качестве элемента с электрически управляемой емкостью. Заметим, что у всех диодов по мере увеличения обратного напряжения емкость перехода уменьшается. Отличительная особенность варикапов состоит в том, что эта зависимость выражена более ярко — емкость может изменяться в 3—5 раз. Основными параметрами варикапов являются величина номинальной емкости и напряжения смещения (постоянное обратное напряжение, при котором емкость перехода равна номинальной
Схемотехническое изображение диода (см. Рис. 1 справа) наглядно передает его проводимость: треугольник (символ анода) вместе с пересекающей его линией электрической связи образуют подобие стрелки, указывающей направление проводимости . Перпендикулярная этой стрелке черточка символизирует катод. По другому обстоят дела с диодным мостом. Правильнее будет сказать, что он имеет вход и выход. Первый обозначен на схеме знаком(и) “~”, второй – “+” и “-“. На вход подается переменный ток, а на выходе получаем ток строго одной полярности.
В зависимости от использованного полупроводникового материала различают диоды германиевые, кремниевые и арсенид-галиевые. Германиевые диоды применяют в основном для детектирования слабых высокочастотных сигналов, а для выпрямителей используют кремниевые диоды.
Перейти к следующей статье: Транзисторы
Что такое Диод. Разновидности Диодов. | Лёха Герыч
Разновидности диодов.
Полупроводниковым диодом называют прибор с одним р-n-переходом, имеющим два вывода: анод А и катод К.
В зависимости от назначения и свойств различают выпрямительные диоды, стабилитроны, высокочастотные диоды, импульсные диоды, варикапы, диоды Шоттки, светодиоды, фотодиоды, диодные оптроны и т.п.
Выпрямительные диоды используют в схемах преобразования (выпрямления) переменного тока в постоянный ток. Как правило, это плоскостные диоды средней и большой мощности. В высокочастотных и импульсных маломощных цепях электронных устройств используют точечные диоды: кремниевые типа КД или 2Д и германиевые типа ГД или 1Д, из арсенида галлия типа 3Д. Например, диоды ГД107А, КД203Д рассеивают мощность Р от 1 до 1,5 Вт, а диод КД512А — мощность P > 1,5Вт.
К маломощным относят диоды с мощностью рассеивания до 0,3 Вт, к диодам средней мощности от 0,3 до 10 Вт, диоды большой мощности с мощностью рассеяния Р > 10 Вт.
Основные параметры выпрямительных диодов:
• Inp — прямой ток;
• U пр — прямое напряжение;
• I np . max — максимальный допустимый прямой ток;
• Uобр.max — максимальное допустимое обратное напряжение;
• Iобп — обратный ток, который нормируется при определенном обратном напряжении.
В настоящее время выпускаются так называемые диодные столбы, в которых для увеличения обратного напряжения последовательно соединены от 5 до 50 диодов с допустимым обратным напряжением от 2 до 40 кВ.
Стабилитроны или опорные кремниевые диоды предназначены для использования в параметрических стабилизаторах напряжения (рис. 1.5). Рабочим участком ВАХ стабилитрона является участок обратной её ветви, соответствующий области обратного электрического пробоя _р-n-перехода и ограниченный минимальным и максимальным значениями тока.
Что такое Диод. Разновидности Диодов.При работе в этой области обратное напряжение на стабилитроне Ucm незначительно изменяется при относительно больших изменениях тока стабилитрона Icm . Поэтому при изменении входного напряжения U ± AU = ± U д + Ucm изменяется в основном напряжение ± U g = R g I на балластном резисторе R g , напряжение UH на нагрузке RH почти не изменяется.
При прямом включении стабилитрон может рассматриваться как обычный диод, однако в связи с повышенной концентрацией примесей напряжение ипр ~ 0,3.0,4 В мало изменяется при значительных изменениях прямого тока.
Высокочастотные диоды — приборы универсального назначения (для выпрямления токов в широком диапазоне частот — до сотен мегагерц, генерации колебаний СВЧ-диапазона, модуляции сигналов, детектирования и других нелинейных преобразований).
Импульсные диоды используют в ключевых схемах при малых длительностях импульсов и переходных процессов (микросекунды и доли микросекунд). Важным моментом является инерционность включения и выключения диодов (малая длительность рекомбинации носителей заряда — восстановление обратного сопротивления за счет уменьшения так называемой барьерной ёмкости р-n-перехода)
Варикапы — это полупроводниковые диоды, предназначенные для использования их ёмкости, управляемой обратным напряжением.
В общем случае диод обладает барьерной и диффузионной ёмкостями. Барьерная ёмкость проявляется при приложении к р-n-переходу обратного изменяющегося во времени напряжения. При этом через р-n-переход протекает ток. Та доля тока (ток смещения), которая не связана с движением носителей заряда через р-n-переход и определяет барьерную ёмкость. Абсолютное значение отношения тому, что объёмный заряд в р-n-переходе может быть положительным и отрицательным.
Диффузионную ёмкость обычно связывают с изменением заряда инжектированных неосновных носителей при изменении напряжения на диоде. Диффузионная ёмкость проявляется при прямом смещении р-n-перехода диода.
В качестве варикапов используют диоды при обратном постоянном смещении, когда проявляется только барьерная ёмкость.
Диоды Шоттки — это полупроводниковые приборы, в которых используются свойства потенциального барьера (барьера Шоттки) на контакте металл — полупроводник.
В рассматриваемых диодах из-за разной высоты потенциальных барьеров для электронов и дырок нет инжекции неосновных носителей заряда, нет и таких медленных процессов, как накопление и рассасывание неосновных носителей в базе. В результате инерционность диодов с выпрямлением на контакте металл — полупроводник определяется величиной барьерной ёмкости выпрямляющего контакта. Кроме того, у этих диодов незначительные активные потери (прямое напряжение Uпр ~ 0,4 В, что на 0,2 В меньше, чем у обычных диодов).
Туннельные диоды — это полупроводниковые приборы (не имеющие р-n-перехода), использующие эффект Ганна — возникновение на ВАХ участка отрицательного дифференциального сопротивления : R =- AU / AI . Отношение токов Imax / Imin = 5…10. Это свойство диодов Ганна используют при разработке усилителей, генераторов синусоидальных и релаксационных колебаний, в переключающих устройствах с частотами от 100 МГц до 10 ГГц.
Светодиоды — это излучающие полупроводниковые приборы (индикаторы), предназначенные для непосредственного преобразования электрической энергии в энергию некогерентного светового излучения.
В основе принципа функционирования светодиодов лежит преобразование электрической энергии в электромагнитное излучение, спектр которого полностью или частично лежит в видимой области, диапазон длин волн которой составляет 0,45.0,68 мкм. Светодиодная структура представляет собой р-n-переход, в котором при протекании прямого тока в несколько миллиампер в обеих областях перехода происходит рекомбинация инжектированных электронов и дырок, но наиболее эффективное преобразование инжектированных электронов в световую энергию протекает в базовой р-области.
Максимальное значение энергии, которое может выделиться при рекомбинации, равно ширине запрещённой зоны данного полупроводника. В полупроводниковых материалах с шириной запрещённой зоны менее 1,8 эВ может возбуждаться излучение с длиной волны более 0,7 мкм, которое лежит за пределами диапазона длин волн видимого света. Поэтому основными полупроводниковыми материалами, применяемыми для изготовления серийных светодиодов, являются фосфид галлия ( GaP ), твёрдые растворы ( GaAsP , GaAlP ) и карбид кремния ( SiC ) с шириной запрещённой зоны более 2 эВ.
При поглощении квантов света в р-n-переходе или в прилегающих к нему областях кристалла полупроводника образуются новые носители заряда (пары электрон- дырка), поэтому обратный ток (фототок) через фотодиод при освещении возрастает. С увеличением светового потока Ф сопротивление перехода уменьшается.
Приборы, предназначенные для использования этого явления, называют фоторезисторами, а транзисторы и тиристоры, реагирующие на эффект облучения световым потоком и способные одновременно усиливать фототок, называют соответственно фототранзисторами и фототиристорами.
Диодные оптроны — это приборы, состоящие из оптически связанных между собой элементов оптронной пары (управляемого светодиода и принимающего излучение фотодиода) и предназначенные для выполнения функциональных электрических и оптических преобразований.
схема диодного оптрона с внутренней прямой оптической связью. Изменение входного тока I вх через светодиод сопровождается изменением яркости его свечения и изменением освещенности фотодиода, что приводит к уменьшению сопротивления фотодиода и соответственно к увеличению тока I вых через выход оптрона.
Важным свойством такого оптрона является полная электрическая развязка входа и выхода прибора, что исключает обратную электрическую связь с его выхода на вход.
ДИОД — это… Что такое ДИОД?
ДИОД — ДИОД, электронный элемент с двумя ЭЛЕКТРОДАМИ, используемый в основном как ВЫПРЯМИТЕЛЬ для преобразования переменного тока в постоянный. ПОЛУПРОВОДНИКОВЫЙ диод, который почти полностью заменил прежний электровакуумный ламповый диод (см.… … Научно-технический энциклопедический словарь
диод — Полупроводниковое устройство, проводящее ток только в одном направлении. [http://www.morepc.ru/dict/] диод [Интент] Тематики электротехника, основные понятия EN diodeuniversal diode … Справочник технического переводчика
ДИОД — ДИОД, а, муж.
диод — см. в ст. Электронная лампа. Энциклопедия «Техника». М.: Росмэн. 2006 … Энциклопедия техники
ДИОД — (Diode) см. Двухэлектродная лампа. Самойлов К. И. Морской словарь. М. Л.: Государственное Военно морское Издательство НКВМФ Союза ССР, 1941 … Морской словарь
диод — сущ., кол во синонимов: 10 • варактор (1) • варикап (1) • кенотрон (2) • … Словарь синонимов
ДИОД — двухэлектродный электровакуумный, ионный (газоразрядный) или полупроводниковый прибор, обладающий свойством проводить электрический ток преимущественно в одном направлении; применяется для выпрямления переменного тока (см. ()), (см.)… … Большая политехническая энциклопедия
Диод — У этого термина существуют и другие значения, см. Диод (значения). Четыре диода и диодный мост. Диод (от др. греч … Википедия
диод — Двухэлектродная электронная лампа, имеющая катод и анод. Примечание. Термин кенотрон рекомендуется применять только для диодов, предназначенных для выпрямления переменного тока. полупроводниковый диод; диод; отрасл. полупроводниковый вентиль… … Политехнический терминологический толковый словарь
диодов — learn.sparkfun.com
Добавлено в избранное Любимый 65Типы диодов
Нормальные диоды
Сигнальные диоды
Стандартные сигнальные диоды являются одними из самых простых, средних и простых членов семейства диодов. Обычно они имеют средне-высокое прямое падение напряжения и низкий максимальный ток. Типичный пример сигнального диода — 1N4148.
Очень общего назначения, у него типичное прямое падение напряжения 0. Максимальный прямой ток 72 В и 300 мА.
Слабосигнальный диод 1N4148. Обратите внимание на черный кружок вокруг диода, который отмечает, какой из выводов является катодом.
Силовые диоды
Выпрямитель или силовой диод — это стандартный диод с гораздо более высоким максимальным током. Этот более высокий номинальный ток обычно достигается за счет большего прямого напряжения. 1N4001 — это пример силового диода.
1N4001 имеет номинальный ток 1 А и прямое напряжение 1.1В.
Диод 1N4001 PTH. На этот раз серая полоса указывает, какой вывод является катодом.
И, конечно же, большинство типов диодов также выпускаются для поверхностного монтажа. Вы заметите, что у каждого диода есть способ (независимо от того, насколько он крошечный или плохо различимый), чтобы указать, какой из двух контактов является катодом.
Светодиоды (светодиоды!)
Самым ярким членом семейства диодов должен быть светодиод (LED). Эти диоды буквально загораются при подаче положительного напряжения.
Горстка сквозных светодиодов. Слева направо: желтый 3 мм, синий 5 мм, зеленый 10 мм, сверхяркий красный 5 мм, RGB 5 мм и синий 7-сегментный светодиод.Как и обычные диоды, светодиоды пропускают ток только в одном направлении. У них также есть номинальное прямое напряжение, то есть напряжение, необходимое для их включения. Рейтинг светодиода V F обычно выше, чем у обычного диода (1,2 ~ 3 В), и это зависит от цвета, излучаемого светодиодом. Например, номинальное прямое напряжение сверхяркого синего светодиода составляет около 3.3 В, в то время как у суперяркого красного светодиода того же размера всего 2,2 В.
Очевидно, вы чаще всего найдете светодиоды в осветительных приборах. Они веселые и веселые! Но более того, их высокая эффективность привела к широкому использованию в уличных фонарях, дисплеях, подсветке и многом другом. Другие светодиоды излучают свет, невидимый человеческому глазу, например инфракрасные светодиоды, которые являются основой большинства пультов дистанционного управления. Другое распространенное использование светодиодов — оптическая изоляция опасной высоковольтной системы от низковольтной цепи.Оптоизоляторы соединяют инфракрасный светодиод с фотодатчиком, который пропускает ток при обнаружении света от светодиода. Ниже приведен пример схемы оптоизолятора. Обратите внимание на то, как схематический символ диода отличается от обычного диода. Светодиодные символы добавляют пару стрелок, выходящих из символа.
Диоды Шоттки
Другой очень распространенный диод — диод Шоттки.
Диод Шоттки
В наличии COM-10926Диоды Шоттки известны своим низким прямым падением напряжения и очень быстрым переключением.Этот диод Шоттки 1A 40V…
1Полупроводниковый состав диода Шоттки немного отличается от обычного диода, и это приводит к гораздо меньшему на прямому падению напряжения , которое обычно составляет от 0,15 В до 0,45 В. Однако они все равно будут иметь очень большое напряжение пробоя.
Диоды Шотткиособенно полезны для ограничения потерь, когда каждый последний бит напряжения должен быть сброшен.Они достаточно уникальны, чтобы получить собственное обозначение схемы с парой изгибов на конце катодной линии.
Стабилитроны
Стабилитроны— это странный изгой из семейства диодов. Обычно они преднамеренно используются для проведения обратного тока .
Стабилитрон — 5,1 В, 1 Вт
В отставке COM-10301Стабилитроны полезны для создания опорного напряжения или в качестве стабилизатора напряжения для слаботочных приложений.Эти диоды…
Пенсионер Стабилитронразработан для обеспечения очень точного напряжения пробоя, называемого стабилитроном или напряжением стабилитрона . Когда через стабилитрон протекает достаточный ток в обратном направлении, падение напряжения на нем будет стабильным на уровне напряжения пробоя.
Пользуясь преимуществом своих пробивных свойств, стабилитроны часто используются для создания известного опорного напряжения, точно равного их напряжению стабилитрона.Их можно использовать в качестве регуляторов напряжения для небольших нагрузок, но на самом деле они не предназначены для регулирования напряжения в цепях, которые потребляют значительный ток.
Стабилитроныдостаточно особенные, чтобы иметь собственное обозначение схемы с волнистыми концами на катодной линии. Этот символ может даже обозначать, что такое напряжение стабилитрона диода. Вот стабилитрон 3,3 В, создающий надежное опорное напряжение 3,3 В:
Фотодиоды
Фотодиоды — это специально сконструированные диоды, которые улавливают энергию фотонов света (см. Физика, квант) для генерации электрического тока.Вид работы как анти-светодиод.
Фотодиод BPW34 (не четверть, да мелочь). Поместите его на солнце, и он может генерировать около нескольких мкВт энергии !.
Солнечные элементы — главный спонсор фотодиодной технологии. Но эти диоды также могут использоваться для обнаружения света или даже для оптической связи.
← Предыдущая страница
Реальные характеристики диода
Введение в типы диодов
В зависимости от назначения диоды можно разделить на выпрямительные диоды, детектирующие диоды, стабилитроны, варакторные диоды, фотодиоды, светодиоды, переключающие диоды, диоды быстрого восстановления и т. Д.
Каталог
I Типы диодов
Существует много типов диодов: в зависимости от материалов это германиевые диоды, кремниевые диоды, диоды из арсенида галлия и т.д .; их можно разделить на диоды с поверхностным контактом и диоды с точечным контактом в зависимости от производственного процесса; По разному назначению их можно разделить на выпрямительные диоды, детектирующие диоды, стабилитроны, варакторные диоды, фотодиоды, светодиоды, переключающие диоды, диоды быстрого восстановления и т. д.; по типу подключения их также можно разделить на диоды с полупроводниковым переходом, диоды с контактом металл-полупроводник и т.д .; в зависимости от формы корпуса они могут быть разделены на обычные упакованные диоды, специальные упакованные диоды и т. д. Ниже представлены характеристики различных типов диодов в соответствии с различным назначением.
1. Выпрямительный диодВыпрямительный диод предназначен для преобразования переменного тока в пульсирующий постоянный ток.Он работает за счет односторонней проводимости диода. Поскольку прямой рабочий ток выпрямительного диода велик, в процессе в основном используется структура поверхностного контакта. Емкость перехода этой структуры относительно велика, поэтому рабочая частота выпрямительного диода обычно меньше 3 кГц.
Выпрямительные диоды в основном выпускаются в герметичных корпусах с металлической структурой и в пластиковых корпусах. В нормальных условиях выпрямительный диод с номинальным прямым током T LF выше 1 А помещен в металлический корпус для облегчения отвода тепла; номинальный прямой рабочий ток менее 1 А в цельнопластиковом корпусе. Кроме того, благодаря постоянному совершенствованию Т-технологии, существует также множество мощных выпрямительных диодов в пластиковых корпусах, которые следует отличать в использовании.
Рис. 1. Схема мостового выпрямителя
Поскольку схема выпрямителя обычно представляет собой схему мостового выпрямителя (как показано на рис. 1), некоторые производители комплектуют вместе четыре выпрямительных диода. Такие резервные части часто называют выпрямительными мостами или полными выпрямительными мостами. Форма обычного выпрямительного диода показана на рисунке 2.
Рис. 2 выпрямительный диод
При выборе выпрямительного диода следует учитывать такие параметры, как его максимальный ток выпрямления, максимальный обратный ток, частота отсечки и время обратного восстановления. Выпрямительные диоды, используемые в обычных схемах последовательного стабилизированного питания, не имеют высоких требований к времени обратного восстановления частоты среза. Если максимальный ток выпрямителя и максимальный обратный рабочий ток соответствуют требованиям, выберите выпрямительный диод (например, серии N 2CZ, серии RLR и т. Д.). Выпрямительные диоды, используемые в выпрямительных схемах и импульсных выпрямительных схемах импульсных регулируемых источников питания, должны использовать выпрямительные диоды или диоды с быстрым восстановлением с более высокими рабочими частотами и более коротким временем обратного восстановления.
2. Диод обнаруженияДиод обнаружения — это устройство, которое обнаруживает низкочастотные сигналы, наложенные на высокочастотную несущую волну, которое имеет высокую эффективность обнаружения и хорошие частотные характеристики.
Рисунок 3 диод обнаружения
Диод обнаружения требует небольшого прямого падения напряжения, высокой эффективности обнаружения, небольшой емкости перехода и хороших частотных характеристик.Форма детекторного диода, как правило, соответствует структуре стеклянного корпуса EA. В диоде общего обнаружения используется структура точечного контакта из германиевого материала.
При выборе диода обнаружения следует выбирать диод обнаружения с высокой рабочей частотой, малым обратным током и достаточно большим прямым током в соответствии с конкретными требованиями схемы.
3. Переключающий диодПереключающий диод — это разновидность полупроводникового диода, который специально разработан и изготовлен для включения и выключения схемы.Время, необходимое для его переключения с включенного на выключенное или с выключенного на включенное, короче, чем у обычных диодов. Обычно существуют серии 2AK, 2DK и другие, которые в основном используются в электронных вычислительных машинах, импульсных и коммутационных схемах. Переключающие диоды в основном используются в бытовых приборах, таких как магнитофоны, телевизоры, видеоплееры и электронное оборудование, включая схемы переключения, схемы обнаружения и схемы высокочастотных импульсных выпрямителей.
Рисунок 4 Переключающий диод
Полупроводниковый диод эквивалентен замкнутому переключателю (цепь включена), когда он включен, и эквивалентному разомкнутому состоянию (цепь выключена), когда он выключен, поэтому диод можно использовать как переключатель.Обычно используется модель 1N4148. Поскольку полупроводниковый диод имеет характеристику однонаправленной проводимости, PN-переход включается при положительном смещении, а сопротивление в открытом состоянии очень мало, от десятков до нескольких сотен Ом; при обратном смещении он выключен. Его сопротивление очень велико. Как правило, кремниевые диоды имеют сопротивление более 10 МОм, а германиевые трубки также имеют сопротивление от десятков тысяч до сотен тысяч Ом. Благодаря этой функции диод будет играть роль в управлении током включения или выключения в цепи и станет идеальным электронным переключателем.
Для среднескоростных цепей переключения и цепей обнаружения можно выбрать обычные переключающие диоды серии 2AK. Схема высокоскоростной коммутации может выбрать серию RLS, серию 1sS, серию 1N, серию высокоскоростных переключающих диодов 2CK. Мы должны выбрать конкретную модель переключающего диода в соответствии с основными параметрами прикладной схемы (такими как прямой ток, максимальное обратное напряжение, время обратного восстановления и т. Д.)
4. стабилитронстабилитрон использует характеристики, согласно которым напряжение не изменяется с изменением тока при обратном пробое PN перехода для достижения цели стабилизации напряжения.Стабилитрон делится в соответствии с напряжением пробоя, и его значение регулирования напряжения является значением напряжения пробоя. Стабилитроны в основном используются в качестве стабилизаторов или компонентов опорного напряжения. Стабилитроны можно подключать последовательно для получения более высокого значения напряжения.
Рисунок 5 Стабилитрон
Выбранный стабилитрон должен соответствовать требованиям основных параметров в соответствующей схеме. Стабильное значение напряжения стабилитрона должно быть таким же, как и значение опорного напряжения прикладной схемы.Максимальный стабильный ток стабилитрона должен быть примерно на 50% выше, чем максимальный ток нагрузки прикладной цепи.
5. Диод быстрого восстановления (FR D)Диод быстрого восстановления — это новый тип полупроводникового диода. Этот вид диодов имеет хорошие характеристики переключения и короткое время обратного восстановления. Обычно используется как выпрямительный диод в высокочастотных импульсных источниках питания. Диод с быстрым восстановлением характеризуется коротким временем восстановления, что делает его пригодным для выпрямления высоких частот (например, линейной частоты в телевизоре).Диод с быстрым восстановлением имеет важный параметр, который определяет время его обратного восстановления. Определение времени обратного восстановления заключается в том, что диод резко переходит из состояния прямой проводимости в выключенное состояние, начиная с выходного импульса, падающего на нулевые линии.
Диоды сверхбыстрого восстановления (SRD) разработаны на основе диодов быстрого восстановления. Основное различие между ними в том, что время обратного восстановления короче. Время обратного восстановления обычного диода с быстрым восстановлением составляет несколько сотен наносекунд, а время обратного восстановления диода сверхбыстрого восстановления (SRD) обычно составляет десятки наносекунд.Чем меньше значение, тем выше рабочая частота диода быстрого восстановления.
Рисунок 6 Диод быстрого восстановления
Когда рабочая частота находится в диапазоне от десятков до сотен кГц, время нормального и обратного изменения напряжения обычных выпрямительных диодов медленнее, чем время восстановления, и обычного выпрямителя диоды не могут нормально работать при однонаправленной проводимости. Но выпрямительные диоды с быстрым восстановлением в настоящее время пригодны. Поэтому выпрямительные диоды, питаемые от импульсных источников питания для цветных телевизоров и другой бытовой техники, обычно представляют собой диоды с быстрым восстановлением и не могут быть заменены обычными выпрямительными диодами. В противном случае электрические приборы могут работать некорректно. Форма обычного диода с быстрым восстановлением показана на рисунке 6.
6. Диод Шоттки (sBD)Диод Шоттки — это аббревиатура диода с барьером Шоттки (сокращенно SBD). Диоды Шоттки — это маломощные, сильноточные, сверхбыстродействующие полупроводниковые устройства, выпускаемые в последние годы. Его время обратного восстановления чрезвычайно короткое (оно может составлять всего несколько наносекунд), прямое падение напряжения составляет всего около 0.4 В, а выпрямленный ток может достигать нескольких тысяч ампер. Эти превосходные характеристики не имеют себе равных у диодов с быстрым восстановлением.
Рис. 7 Диод Шоттки
Диоды Шоттки — это металл-полупроводниковые устройства, изготовленные из драгоценных металлов (золота, серебра, алюминия, платины и т. Д.) В качестве положительных электродов и полупроводников N-типа в качестве отрицательных электродов. Диоды Шоттки обычно используются в схемах высокочастотных, сильноточных и низковольтных выпрямителей. Внешний вид обычного диода Шоттки показан на рисунке 7.
7. Диод подавления переходного напряженияДиод подавления переходного напряжения называется трубкой TVP (ограничитель переходного напряжения). Это полупроводниковое устройство, разработанное на основе процесса трубки регулятора напряжения и в основном используется в схемах быстрой защиты от перенапряжения. Его можно широко использовать в компьютерах, электронных счетчиках, коммуникационном оборудовании, бытовой технике, а также в бортовом / морском и автомобильном электронном оборудовании для полевых операций.Его также можно использовать в качестве защитного элемента от перенапряжения, вызванного работой человека или поражением оборудования электрическим током.
Рисунок 8 Диод подавления переходного напряжения
Диоды подавления переходного напряжения можно разделить на четыре категории в зависимости от их пиковой импульсной мощности: 500 Вт, 1000 Вт, 1500 Вт, 5000 Вт. Каждая категория делится на несколько типов по номинальному напряжению. Когда напряжение на обоих концах диода подавления переходных напряжений выше номинального значения, он мгновенно включается.Установлено на заранее определенное значение. Форма диода для подавления переходных напряжений показана на рисунке 8.
8. СветодиодАббревиатура светодиода — LED, который представляет собой устройство, изготовленное из полупроводниковых материалов, таких как фосфид галлия и арсенид фосфида галлия. , который может напрямую преобразовывать электрическую энергию в световую. Помимо однонаправленной проводимости обычных диодов, светодиоды также могут преобразовывать электрическую энергию в световую.Когда на светоизлучающий диод подается прямое напряжение, он также находится в проводящем состоянии. Когда через кристалл проходит прямой ток, светодиод излучает свет и преобразует электрическую энергию в световую.
Цвет светодиода в основном определяется материалом трубки и типом примесей. В настоящее время наиболее распространенными светодиодами являются синие, зеленые, желтые, красные, оранжевые, белые и т. Д. Среди них белый светоизлучающий диод — это новый тип продукта, который в основном используется в области подсветки мобильных телефонов, подсветки ЖК-дисплеев и освещения.Рабочий ток светодиода обычно составляет от 2 до 25 мА. Рабочее напряжение (то есть прямое падение напряжения) варьируется в зависимости от материала: рабочее напряжение обычных зеленых, желтых, красных и оранжевых светодиодов составляет около 2 В; рабочее напряжение белых светодиодов обычно выше 2,4 В; синие светодиоды & Rsquo; рабочее напряжение обычно выше 3,3 В. Рабочий ток светодиода не должен превышать номинальное значение слишком велико, в противном случае существует опасность возгорания.Поэтому резистор R обычно включается последовательно в цепь светодиода в качестве токоограничивающего резистора.
Рисунок 9 Светодиод
Инфракрасный светодиод — это особый вид светодиода. Его внешний вид похож на светодиоды, но он излучает инфракрасный свет, который в обычных условиях невидим для человеческого глаза. Его рабочее напряжение составляет около 1,4 В, а рабочий ток обычно менее 20 мА. Некоторые компании объединяют два светодиода разного цвета вместе, чтобы сделать их двухцветными (также известными как светодиоды, меняющие цвет).Этот светодиод обычно имеет три контакта, один из которых является общим выводом. Он может излучать свет трех цветов (один из которых представляет собой смесь двух цветов), поэтому обычно используется в качестве индикатора для различных рабочих состояний. Форма обычного светодиода показана на Рисунке 9.
9. Лавинный диодЛавинный диод — это силовой СВЧ-прибор, разработанный на основе технологии трубки регулятора напряжения. Он может генерировать высокочастотные колебания под действием приложенного напряжения.
Рисунок 10 Лавинный диод
Лавинные диоды используют лавинный пробой для инжекции носителей в кристалл. Поскольку носителям требуется определенное время, чтобы пересечь полупроводниковую пластину, их ток отстает от напряжения, и возникает задержка. На соотношение напряжений возникнет эффект отрицательного сопротивления, который вызовет высокочастотные колебания. Он часто используется в СВЧ-связи, радарах, тактических ракетах, дистанционном управлении, телеметрии, контрольно-измерительной аппаратуре и другом оборудовании.
10.DIACDIAC (диод для переменного тока) — это диод, который проводит электрический ток только после того, как его разрывное перенапряжение, VBO, достигнуто на мгновение. ЦИАП также называют симметричными триггерными диодами. Это кремниевое двунаправленное устройство переключения напряжения. Когда напряжение, приложенное к симметричному триггерному диоду, превышает его напряжение пробоя, оба конца включаются, и проводимость будет продолжаться до тех пор, пока ток не прервется или не снизится до минимального тока удержания устройства. Выключи снова. Симметричные триггерные диоды обычно используются в схемах защиты от перенапряжения, схемах фазового сдвига, схемах запуска тиристоров и схемах синхронизации.
Рисунок 11 диод для переменного тока
11. Варакторный диодВаракторный диод или диод переменной емкости (сокращенно VCD) — это специальное полупроводниковое устройство, которое использует обратное смещение для изменения емкости PN-переход. Варакторный диод эквивалентен конденсатору переменной емкости.Размер емкости PN-перехода между двумя его электродами изменяется в зависимости от величины обратного напряжения, приложенного к варакторному диоду. Когда обратное напряжение, приложенное к варакторному диоду, увеличивается, емкость варакторного диода уменьшается. Поскольку варакторный диод имеет эту характеристику, он в основном используется в электрической цепи настройки (такой как высокочастотная головка цветного телевизора) в качестве конденсатора автоматической подстройки, которым можно управлять с помощью напряжения.
Рисунок 12 варакторный диод
При выборе варакторного диода важно учитывать, соответствуют ли его рабочая частота, максимальное обратное рабочее напряжение, максимальный прямой ток, емкость перехода при нулевом смещении и другие параметры требованиям Схема приложения.
II Идентификация и обнаружение диодов
1. Идентификация диодаКристаллические диоды обычно обозначаются в схеме номерами VD плюс, например, VD5 означает диод с номером 5. В схемах национального стандарта символ символы обычно используемых диодов показаны на рисунке 13.
Рисунок 13 символы диода
Идентификация диода проста: отрицательный полюс маломощного диода обычно обозначается цветным кольцом на поверхность; в некоторых диодах также используются символы «P» и «N» для определения полярности диода, «P» представляет собой положительный электрод, а «N» представляет собой отрицательный электрод; Диоды в металлических корпусах обычно печатаются с изображением диода той же полярности на поверхности; В светодиодах обычно используются положительные и отрицательные контакты для определения положительного и отрицательного полюсов, при этом длинные ножки являются положительными, а короткие — отрицательными.
Поверхность выпрямительного моста обычно маркируется структурой внутренней схемы или названиями входной клеммы переменного тока и выходной клеммы постоянного тока. Клемма входа переменного тока обычно обозначается буквой «AC» или «~»; выходной терминал постоянного тока обычно обозначается символами «+» и «~».
Из-за различной формы чип-диодов их полярность также отмечается различными способами: в чип-диоде с выводами конец трубки с кольцом белого цвета является отрицательным электродом; в чип-диоде с выводами и без цветного кольца более длинный конец вывода является положительным; в SMD диоде без вывода конец с лентой или насечкой отрицательный.
2. Обнаружение диодаПри использовании мультиметра стрелочного типа для обнаружения диода меньшее значение первичного черного измерительного провода подключается к положительному концу, а красный измерительный провод подключается к отрицательному концу. Как прямое, так и обратное сопротивление бесконечны, что указывает на повреждение диода из-за разомкнутой цепи; если все сопротивления прямого и обратного направления равны 0, это означает, что диод был закорочен и поврежден. В нормальных условиях прямое сопротивление германиевого диода составляет около 1.6кОм.
При использовании цифрового мультиметра для измерения диода красный измерительный провод подключается к положительному полюсу диода, а черный измерительный провод подключается к отрицательному полюсу диода. В это время измеряемое сопротивление является прямым сопротивлением диода.
Если для обнаружения диода используется диодный блок цифрового мультиметра, то удобнее поместить цифровой мультиметр в диодный блок, а затем подключить отрицательный полюс диода к черному мультиметру цифрового мультиметра, а положительный полюс к красному мультиметру.Диоды из разных материалов имеют разные значения прямого падения напряжения: от 0,55 до 0,7 В для кремниевых диодов и от 0,15 до 0,3 В для германиевых диодов. Если на дисплее отображается «0000», это означает, что трубка закорочена; если он показывает «0L» или «перегрузка», это означает, что диод внутренне открыт или находится в обратном состоянии.
III Основные параметры диодов
Диоды разных типов имеют разные характеристики. Для новичков необходимо знать следующие основные параметры:
1.Номинальный прямой рабочий токНоминальный прямой рабочий ток относится к максимальному значению прямого тока, допускаемому диодом во время непрерывной длительной работы T. Поскольку, когда ток проходит через трубку, сердечник нагревается, температура повышается, и температура превысит допустимый предел (около 140 ° C для кремниевой трубки и около 90 ° C для германиевой ванны). Поэтому не превышайте номинальный прямой рабочий ток диода во время использования. Например, обычно используемый германиевый диод lN400l имеет номинальный прямой рабочий ток 1 А.
2. Максимальный пусковой токМаксимальный пусковой ток — это превышение допустимого прямого тока. Это не нормальный ток, а мгновенный ток. Это значение обычно примерно в 20 раз превышает номинальный прямой рабочий ток.
3.Максимальное обратное рабочее напряжениеКогда обратное напряжение, приложенное к обоим концам диода, достигает определенного значения, трубка выходит из строя и теряет однонаправленную проводимость. Для обеспечения безопасности указано максимальное значение обратного рабочего напряжения.Например, обратное выдерживаемое напряжение диода lN400l составляет 50 В, а обратное выдерживаемое напряжение lN4007 составляет 1000 В.
4 Обратный токОбратный ток — это обратный ток, протекающий через диод при указанной температуре и максимальном обратном напряжении диода. Чем меньше обратный ток, тем лучше однонаправленная проводимость трубки. Стоит отметить, что обратный ток имеет тесную связь с температурой.При повышении температуры на каждые 10 ° C обратный ток удваивается. Например, германиевый диод типа 2APl при 25 ° C, обратный ток 250 мкА; температура поднимется до 35 ° C, обратный ток повысится до 500 мкА; а при 75 ° C его обратный ток достиг 8 мА. Направленная проводимость также повреждает трубку из-за перегрева. Кремниевые диоды имеют лучшую стабильность при более высоких температурах, чем германиевые диоды.
5.Время обратного восстановленияПри переходе от прямого напряжения к обратному напряжению идеальная ситуация состоит в том, что ток может быть мгновенно отключен.Но обычно это откладывается. Что определяет величину задержки отключения тока, так это время обратного восстановления. Хотя это напрямую влияет на скорость переключения диода, не стоит говорить, что это значение мало.
6. Максимальная мощностьМаксимальная мощность — это напряжение на диоде, умноженное на протекающий ток. Этот предельный параметр особенно важен для стабилитронов и т.п.
Рекомендуемый артикул:
Что такое лазерные диоды?
Типы диодов и их применение
Диод — это устройство с двумя выводами (состоящее из катода и анода), которое позволяет току течь в одном направлении.Диоды используются в электронных схемах для выпрямления, регуляторах напряжения и т. Д.
Электрические характеристики
Диоды, которые впервые появились как диоды для электронных ламп (также известные как термоэлектронные диоды), были изобретены Фредериком Гатри в 1873 году. Они являются главным примером пассивных компонентов, например резисторов. Однако, в отличие от резисторов, диоды не подчиняются закону Ома, поскольку они являются нелинейным электронным компонентом. Ток, протекающий через него, экспоненциально пропорционален напряжению на его выводах.Компонент имеет низкий импеданс, когда он смещен в прямом направлении, что вызывает указанное протекание тока.
Диоды имеют высокое сопротивление при обратном смещении, что предотвращает протекание тока. Обратное смещение достигается, когда катодный вывод диода сделан более положительным, чем его анодный вывод.
Схема, показывающая конфигурацию выводов светодиода.
Полупроводниковые диоды, такие как кремниевые и германиевые диоды, характеризуются наличием напряжения колена (или порогового напряжения).Это минимальное напряжение, при котором диод смещен в прямом направлении, чтобы начать проводить и позволить току течь. Типичный кремниевый диод и германиевый диод имеют пороговое напряжение около 0,7 В и 0,3 В соответственно (согласно приведенному ниже графику).
В конструкциях электрических цепей используются различные типы диодов, особенно в конструкциях аналоговых цепей. Их применение в электрических цепях включает выпрямление (то есть преобразование) переменного тока в постоянный, демодуляцию амплитудной модуляции (также известную как AM), регулирование напряжения и т. Д.
Другие типы диодов:
PN (положительно-отрицательный) диод
PN-диод — это полупроводниковый диод, сделанный из примесного кремния. Когда собственный кремний легирован пятивалентным элементом (таким как фосфор и мышьяк), образуется примесный кремний n-типа (т.е. отрицательный). Внешний кремний P-типа (т.е. положительный) образуется, когда собственный кремний легируется трехвалентным элементом (таким как бор и алюминий). Кремний P-типа и n-типа объединены в PN-диод.
PN-диод проводит электричество, используя движение дырок и электронов. P-тип (который составляет анодный вывод) является основным носителем дырок, в то время как n-тип (который составляет катодный вывод) является основным переносчиком электронов. Когда компонент смещен в прямом направлении, дырки и электроны движутся навстречу друг другу и объединяются, позволяя течь току. Это вызвано электрическим полем от источника напряжения, смещающим диод. «Область истощения» компонента расширяется при обратном смещении.
PN-диод может быть поврежден при обратном смещении, когда достигается обратное напряжение пробоя компонента.
PN-диод применяется для выпрямления переменного тока в постоянный, защиты от обратной полярности, диодных затворов и диодных зажимов.
Стабилитрон
Это тип диода, который позволяет току течь в двух направлениях. В отличие от PN-диода стабилитрон может работать в области обратного напряжения пробоя. Стабилитрон имеет динамическое сопротивление, которое обратно пропорционально протекающему через него току.
Стабилитрон находит применение в линейном регулировании и регулировании нагрузки, а также при регулировании напряжения питания.
График, демонстрирующий, как величина тока, протекающего через диод, зависит от способа приложения напряжения. Кредит изображения: Университет Сент-Эндрюс.
Диод Шоттки
Диод Шоттки обычно называют диодом с горячей несущей. Он сделан из комбинации алюминия или золота и кремния n-типа.Он имеет возможность высокочастотного переключения и может переключаться между проводящим и непроводящим состояниями. Емкость перехода в диоде Шоттки мала, поэтому он имеет низкое прямое падение напряжения и высокий ток утечки. Его можно использовать в электрических цепях, требующих высокой скорости переключения. Он также находит применение в выпрямлении источников питания.
PIN диод
PIN-диоды— это диоды, которые также изготавливаются из кремния n-типа и p-типа.Однако он имеет слой легированного кремния, разделяющий материал n-типа и p-типа. Это приводит к тому, что при обратном смещении он имеет низкую емкость перехода.
Используется там, где высокие частоты требуются в электрических цепях для переключения в ВЧ- и СВЧ-устройствах. Он может действовать как переменный резистор, величина которого регулируется приложенным постоянным током прямого смещения, что делает его резистором с регулируемым током. Компонент также используется в качестве фотоприемников в волоконно-оптических системах.
Туннельный диод
Как и PIN-диоды, туннельные диоды также используются в высокочастотных приложениях. Они работают в прямом смещении и могут иметь отрицательное сопротивление. Отрицательное сопротивление возникает, когда увеличение приложенного напряжения вызывает уменьшение тока, протекающего через диод.
Варакторный диод
Этот тип диодов известен как диод переменного конденсатора. Он сконструирован таким образом, что емкость его перехода изменяется при обратном смещении.Его можно использовать в высокочастотных цепях RF.
Светодиод
Это тип диода, который проявляет электролюминесценцию при прямом смещении. Светоизлучающий диод (или СИД) изготовлен из неорганических полупроводников, таких как арсенид алюминия-галлия (AlGaA) или фосфид алюминия-галлия (или AlGaP).
Типичный ток на входе светодиода составляет 35 мА. Компонент потребляет мало энергии, так как он может работать от источников напряжения до 3 В. Таким образом, он потребляет меньше энергии.Он находит применение в домашнем освещении, а также может использоваться в качестве фонарей в мобильных телефонах.
Типы, символ, характеристики и применение
Диод — это простейший полупроводник, который может выполнять широкий спектр операций, и они бывают разных форм и размеров. В 1874 году немецкий физик Фердинанд Браун обнаружил асимметричную электрическую проводимость на контакте между кристаллическим материалом и металлом. Lets
Диод
Диод — это электрический компонент с двумя выводами, который проводит электричество в основном в одном направлении.На одном конце у него высокое сопротивление и низкое сопротивление на другом конце.
Диоды используются для ограничения напряжения в цепях, а также для преобразования переменного тока в постоянный. Они также защищают цепи. Полупроводники, такие как кремний и германий, чаще всего используются для изготовления диодов. Они передают электричество в одном и том же направлении, но способ передачи электричества отличается. Диоды бывают самых разных форм и размеров и имеют свой собственный набор приложений.
Обозначение диода
Диод состоит из двух выводов, известных как анод и катод.Стрелка представляет собой анод. Анод символизирует обычное направление потока тока в состоянии прямого смещения. Вертикальная черта представляет катод. Символ типичного диода показан на рисунке ниже.
Диод в деталях
Конструкция диода
Кремний и германий — два полупроводниковых материала, которые можно использовать для изготовления диодов. Диод считается смещенным в прямом направлении, когда напряжение на аноде превышает напряжение на катоде, и он легко проводит ток с минимальным падением напряжения.Считается, что диод имеет обратное смещение, когда напряжение на катоде выше, чем напряжение на аноде. Стрелка в символе показывает направление обычного тока.
Типы диодов
Доступно множество типов диодов. Некоторые из широко используемых и важных диодов упомянуты ниже:
- Светоизлучающий диод
- PN переходный диод
- Стабилитрон
- Фотодиод
- Диод Шоттки
- Лазерный диод
- Туннельный диод
- Avalanche Diode
- Туннельный диод
Светоизлучающий диод (LED)
Свет образуется, когда электрический ток между электродами проходит через этот диод.Другими словами, свет образуется, когда через него проходит достаточное количество прямого тока. Этот свет не виден во многих диодах, потому что уровни частоты слишком низкие, чтобы обеспечить видимость. Светодиоды доступны в разных цветах. Триколор светодиоды — это светодиоды, которые могут излучать сразу три цвета. Запрещенная зона полупроводника, используемого в диоде, определяет цвет света.
P-N Junction Diode
P-N переходной диод также называют выпрямительными диодами. Эти диоды изготовлены из полупроводникового материала и используются в процессе выпрямления.Для изготовления диода с P-N переходом используются два слоя полупроводников. Материал p-типа легирован на один слой полупроводникового материала, а материал n-типа легирован на другой. P-N переход образован комбинацией слоев p-типа и n-типа. В результате диод известен как диод с P-N переходом.
Диод P-N перехода позволяет току течь в прямом направлении, но предотвращает его протекание в обратном направлении.
Стабилитрон
Стабилитрон — наиболее полезный тип диодов, поскольку он может обеспечивать постоянное опорное напряжение.Они имеют обратное смещение и выходят из строя при приложении определенного напряжения. Стабильное напряжение генерируется, когда ток, протекающий через резистор, ограничен. В источниках питания обычно используются стабилитроны для создания опорного напряжения.
Фотодиод
Фотодиод может обнаружить даже небольшое количество тока, протекающего под действием света. Они очень полезны при обнаружении света. Фотодиод — это диод с обратным смещением, который обычно используется в солнечных элементах и фотометрах.Их даже используют для выработки электроэнергии.
Диод Шоттки
Прямое напряжение в диодах Шоттки ниже, чем в других кремниевых диодах с P-N переходом. При низком токе и напряжении от 0,15 до 0,4 вольт можно увидеть падение напряжения. Для достижения такой производительности они сконструированы по-другому. Диоды Шоттки широко используются в выпрямителях.
Laser Diode
Лазерный диод — это уникальный тип диода, поскольку он излучает когерентный свет.Его можно найти во многих проигрывателях компакт-дисков, DVD-плееров и лазерных принтерах. Они дороже светодиодов, но дешевле других лазерных генераторов. Единственный недостаток этих диодов — недолгий срок службы.
Лавинный диод
Лавинный диод — это диод с обратным смещением, в работе которого используется явление лавины. Лавина разрушается, когда падение напряжения является постоянным и оно не зависит от тока. Они используются для фотодетектирования из-за их высокой чувствительности.
Варакторный диод
Варакторный диод — это диод с обратным смещением P-N с электрически изменяемой емкостью. Варикапы, настроечные диоды, диоды с переменным напряжением, параметрические диоды и диоды с переменным конденсатором — все это термины, используемые для описания этих диодов.
Туннельный диод
Туннельный диод (также известный как диод Эсаки) демонстрирует практически отрицательное сопротивление из-за квантово-механического процесса, известного как туннелирование. PN-переход в туннельных диодах сильно легирован и имеет ширину около 10 нм.Электронные состояния зоны проводимости на n-стороне более или менее выровнены с дырочными состояниями валентной зоны на p-стороне, что приводит к нарушенной запрещенной зоне.
Характеристики диода
Ниже приведены характеристики диода:
- Диод с прямым смещением
- Диод с обратным смещением
- Диод с нулевым смещением
Диод с прямым смещением
Когда диод смещен в прямом направлении течет, на нем небольшое падение напряжения.Прямое напряжение для кремниевых диодов составляет 690 мВ, а прямое напряжение для германиевых диодов — 300 мВ. Потенциальная энергия материала p-типа положительна, а потенциальная энергия материала n-типа отрицательна.
Диод с обратным смещением
Диод считается смещенным в обратном направлении, когда напряжение батареи полностью разряжено. Обратное напряжение для кремниевых диодов составляет -20 мкА, а обратное напряжение для германиевых диодов составляет -50 мкА. Потенциальная энергия материала p-типа отрицательна, а потенциальная энергия материала n-типа положительна.
Диод с нулевым смещением
Если потенциал напряжения на диоде равен нулю, диод считается смещенным в нуль.
Применения диода
Некоторые из основных применений диода упомянуты ниже:
- Диоды в защите от обратного тока
- Диоды в схемах ограничения
- Диоды в логических вентилях
- Диоды в цепи ограничения
- Диоды как выпрямитель
Что следует помнить на основе диода
- Диод — это двухконтактный электронный компонент, который проводит электричество в одном направлении.
- Он имеет высокое сопротивление на одном конце и низкое сопротивление на другом конце.
- В символе диода стрелка представляет собой анод, а вертикальная полоса представляет катод.
- Анод представляет собой обычное направление потока тока в состоянии прямого смещения к катоду.
- Диоды обычно состоят только из двух полупроводниковых материалов: кремния и германия.
Вопросы прошлых лет на основе диода
Вопрос: Какой диод используется в солнечных элементах и фотометрах? (Вся Индия, 2015 г., 1 марка)
Ответ: Фотодиод — это полупроводниковое устройство с p-n-переходом, которое преобразует свет в электричество.Когда фотоны поглощаются фотодиодом, образуется электричество. В фотодиодах можно найти оптические фильтры, встроенные линзы и большие или крошечные площади поверхности. Обычный традиционный солнечный элемент, используемый для выработки электрической солнечной энергии, представляет собой фотодиод большой площади.
Вопрос: Какой полупроводниковый материал используется для изготовления диодов? (Вся Индия, 2016 г., 1 марка)
Ответ: Кремний и германий обычно используются для производства диодов.
Вопрос:.Изобразите символ (i) и (ii) обратную ВАХ стабилитрона. Кратко поясните, какое свойство характеристик позволяет использовать стабилитроны в качестве стабилизатора напряжения. (All India 2008 C, 2 Marks)
Ответ: (i)
(ii)
Стабилитрон работает в области обратного пробоя, и благодаря этому напряжение на нем остается постоянным. они используются как регуляторы напряжения.
Вопрос: Нарисуйте принципиальную схему фотодиода с подсветкой в обратном смещении.Напишите основное применение фотодиода и стабилитрона (Дели 2010, 2 марки)
Ответ: Принципиальная схема фотодиода —
Фотодиоды используются для демодуляции оптического сигнала и обнаружения оптического сигнала. Стабилитроны используются как регуляторы постоянного напряжения.
Вопрос: Назовите устройство D, которое используется в качестве регулятора напряжения в данной цепи, и дайте его символ. (Дели 2011, 2 балла)
Ответ: Устройство D представляет собой стабилитрон.
Обозначение стабилитрона —
Вопрос: Объясните, как в переходном диоде образуется обедненная область? (Дели 2011, 2 балла)
Ответ: При образовании pn перехода дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область, и электронно-дырочные пары объединяются. и быть уничтоженным.
Этот вход создает потенциальный барьер VB через переход, который препятствует дальнейшей диффузии через переход.Таким образом, вблизи перехода образуется небольшая область, обедненная свободными носителями заряда. В нем есть только неподвижные ионы, называемые областью истощения.
Вопрос: Нарисуйте принципиальную схему, показывающую, как диод с p-n переходом является смещенным в прямом направлении
(ii) смещенным в обратном направлении.
Как влияет на ширину истощенного слоя в двух случаях? (All India 2011 C, 2 Marks)
Ответ: Принципиальная схема pn-переходного диода с прямым и обратным смещением показана ниже:
Первая диаграмма иллюстрирует принципиальную схему pn-переходных диодов с прямым смещением, а вторая Диаграмма иллюстрирует принципиальную схему диодов с обратным смещением на pn переходе.
Вопрос: Объясните с помощью принципиальной схемы, как стабилитрон работает как регулятор постоянного напряжения? Изобразите его ВАХ. (Вся Индия, 2009 г., 3 марки)
Ответ: Стабилитрон обычно используется в качестве регулятора напряжения.
Принцип: стабилитрон работает в области обратного пробоя. Напряжение на нем остается постоянным. Напряжение равно напряжению пробоя при высоком заряде в обратном токе.
Вопрос: С помощью подходящей диаграммы объясните образование областей истощения в p-n-переходе.Как изменяется его ширина, если соединение
(i) смещено в прямом направлении и
(ii) смещено в обратном направлении? (Вся Индия, 2009 г., 3 балла)
Ответ: Когда образуется pn-переход, дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область и электронно-дырочные пары. объединить и уничтожить.
Этот вход создает потенциальный барьер, VB через переход препятствует дальнейшей диффузии через переход.Из-за этой небольшой области, образованной вблизи перехода, которая обеднена свободными носителями заряда и имеет только неподвижные ионы, называется областью обеднения.
Принципиальная схема диода с прямым смещением и обратным смещением p-n-перехода показана ниже:
(i) Ширина обедненного слоя уменьшается при прямом смещении.
(ii) Ширина обедненного слоя увеличивается при обратном смещении.
Вопрос: (i) Опишите работу светоизлучающих диодов (СИД).
(ii) Какие полупроводники предпочтительны для изготовления светодиодов и почему?
(iii) Дайте два преимущества использования светодиодов по сравнению с обычными лампами накаливания малой мощности. (Вся Индия, 2011 г., 3 балла)
Ответ: (i) Работа светодиода: светодиод представляет собой смещенный в прямом направлении диод с p-n переходом. Он преобразует электрическую энергию в оптическую энергию инфракрасного и видимого света.
Всегда в прямом смещении. Благодаря этому тонкий обедненный слой и низкий потенциальный барьер облегчают диффузию электронов и дырок через переход, когда высокоэнергетические электроны зоны проводимости объединяются с низкоэнергетическими дырками в валентной зоне.Энергия выделяется в виде фотонов, и ее можно увидеть в форме света.
(ii) Полупроводники с подходящей шириной запрещенной зоны (близкой к 1,5 эВ) предпочтительны для изготовления светодиодов GaAs, CdTe и т. Д. Другими причинами выбора этих материалов являются высокое оптическое поглощение, доступность сырья и низкая стоимость
( iii) Использование светодиодов:
(a) Светодиод может работать при очень низком напряжении и потреблять гораздо меньше энергии по сравнению с лампами накаливания
(b) Они требуют меньше времени для работы и имеют длительный срок службы.
Вопрос: Нарисуйте принципиальную схему двухполупериодного выпрямителя, использующего диод с p-n переходом. Объясните его работу и покажите формы выходных входных сигналов. (Дели 2012, 3 балла)
Ответ: Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя показана ниже:
Форма входного и выходного сигнала представлена на диаграмме ниже:
Форма волны основана на том принципе, что переходные диоды имеют очень низкое сопротивление в прямом направлении смещения и высокое сопротивление в обратном направлении.
Вопрос: Как изготавливается стабилитрон, чтобы сделать его диодом специального назначения? Изобразите 7-вольтовые характеристики стабилитрона и объясните значение напряжения пробоя. (Ii) Кратко объясните с помощью принципиальной схемы, как диод с p-n переходом работает как полуволновой выпрямитель. (Дели 2009C, 5 баллов)
Ответ: (i) Стабилитрон работает только в области обратного пробоя, поэтому он считается полупроводником специального назначения.
Обратный ток возникает из-за потока электронов от n-стороны к p-стороне и дырок от p-стороны к n-стороне. Напряжение обратного смещения увеличивает электрическое поле на переходе, а затем напряжение обратного смещения V — V z . После этого напряженность электрического поля становится достаточно высокой, чтобы тянуть электроны с p-стороны и ускорять их к n-стороне.
Эти электроны ответственны за высокий ток при пробое.
Регулятор напряжения преобразует нерегулируемый выход постоянного тока выпрямителя в постоянное регулируемое напряжение постоянного тока с помощью стабилитронов.Таким образом, падение напряжения на RL увеличивается без какого-либо изменения падения напряжения на стабилитроне. Это связано с областью пробоя, напряжение стабилитрона остается постоянным, даже если ток через стабилитрон изменяется.
При уменьшении входного напряжения ток через Rs и стабилитроны уменьшается. Падение напряжения на Rs уменьшается без какого-либо изменения напряжения на стабилитроне.
Теперь любое изменение входного напряжения приводит к изменению падения напряжения на Rs.Это изменение происходит без изменения напряжения на стабилитроне. Таким образом, стабилитрон действует как регулятор напряжения.
(ii) Принципиальная схема диода с p-n переходом в качестве однополупериодного выпрямителя показана ниже.
Диод проводит ток в соответствии с положительным полупериодом и не проводит в течение отрицательного полупериода. Следовательно, переменный ток преобразуется диодом в однонаправленный пульсирующий постоянный ток. Это также известно как полуволновое выпрямление.
Вопрос: (a) Объясните с помощью диаграммы, как в переходном диоде формируются обедненный слой и барьерный потенциал.
(б) Нарисуйте принципиальную схему двухполупериодного выпрямителя. Объясните его работу и нарисуйте формы входных и выходных сигналов. (Дели 2014 C, 5 баллов)
Ответ: (a) Образование p-n-перехода происходит за счет диффузии заряда. Когда полупроводник p-типа соединяется с полупроводником n-типа, начинается диффузия свободных зарядов через переход.
Из-за образования p-n-перехода дырки из p-области диффундируют в n-область, а электроны из n-области диффундируют в p-область.Электронно-дырочная пара объединяется и удаляется.
Этот вход создает потенциальный барьер VB через переход, который препятствует дальнейшей диффузии через переход. Таким образом, небольшая область, которая образуется в переходе, которая обеднена свободными носителями заряда и имеет только неподвижные ионы, называется областью обеднения.
Потенциальный барьер: Распределение потенциала вблизи p-n-перехода известно как потенциальный барьер.
Принципиальная схема двухполупериодного выпрямителя показана ниже:
Форма входного и выходного сигнала представлена на диаграмме ниже:
Работа формы волны основана на принципе, предлагаемом переходными диодами. очень низкое сопротивление в прямом направлении смещения и высокое сопротивление в обратном направлении.
Вопрос: Почему стабилитрон считается полупроводниковым диодом специального назначения? Изобразите ВАХ стабилитронов и кратко объясните, как внезапно возрастает обратный ток при напряжении пробоя? Кратко опишите с помощью принципиальной схемы, как работает стабилитрон для получения постоянного напряжения постоянного тока на нерегулируемом выходе постоянного тока выпрямителя. (Дели 2009 C; Зарубежная 2012, 5 баллов)
Ответ: Стабилитрон работает в области обратного пробоя, поэтому считается полупроводником специального назначения.
Обратный ток возникает из-за потока электронов от n-стороны к p-стороне и дырок от p-стороны к n-стороне. Напряжение обратного смещения увеличивает электрическое поле на переходе, а затем напряжение обратного смещения V — V z . После этого напряженность электрического поля становится достаточно высокой, чтобы тянуть электроны с p-стороны и ускорять их к n-стороне.
Регулятор напряжения преобразует нерегулируемый выход постоянного тока выпрямителя в постоянное регулируемое напряжение постоянного тока с помощью стабилитронов.Таким образом, падение напряжения на RL увеличивается без какого-либо изменения падения напряжения на стабилитроне. Это связано с областью пробоя, напряжение стабилитрона остается постоянным, даже если ток через стабилитрон изменяется.
При уменьшении входного напряжения ток через R s и стабилитроны уменьшается. Падение напряжения на R s уменьшается без изменения напряжения на стабилитроне.
Теперь любое изменение входного напряжения приводит к изменению падения напряжения на R s .Это изменение происходит без изменения напряжения на стабилитроне. Таким образом, стабилитрон действует как регулятор напряжения.
Тип диода | Элемент | |
---|---|---|
PN Соединительный диод | Это полупроводниковый диод p-типа и полупроводниковый диод n-типа. В качестве материала используются кремний и германий.Он предназначен для протекания большого тока при использовании для выпрямления. Более того, в случае использования слабого сигнала он предназначен для быстрого переключения при относительно небольшом токе. | 1SSxxx 1SRxxx |
Диод с барьером Шоттки | Это диод, использующий барьер Шоттки, возникающий при контакте металла с полупроводником.Возможно высокоскоростное переключение, поскольку напряжение нарастания низкое, а другая клемма металлическая. | |
контактный диод | Это диод, который служит для уменьшения электростатической емкости, имея структуру собственного полупроводника, помещенного между полупроводником p-типа и полупроводником n-типа. Возможна скоростная коммутация. | 1SVxxx |
Диод Эсаки | Диод Эсаки имеет область отрицательного сопротивления, в которой использован туннельный эффект.Он широко используется в качестве источника микроволн. | 1SExxx |
Диод Ганна | Диод Ганна имеет область отрицательного сопротивления, которая присоединяет электрод к кристаллу GaAs (арсенида галлия) n-типа. Он широко используется в качестве источника микроволн. | 1SGxxx |
(Лавина удара и диод времени прохождения) Диод IMPATT | Это диод с областью отрицательного сопротивления, использующий лавинный пробой (лавинный пробой), возникающий при приложении обратного напряжения к pn переходу.Он широко используется в качестве источника микроволн. | 1STxxx |
Диод переменной емкости | Это диод, который изменяет электростатическую емкость между клеммами, когда на pn переход подается обратное напряжение. Емкость меняется при расширении истощенного слоя. Он широко используется для электронных схем настройки, например, в радио. | 1SVxxx |
Стабилитрон | Это диод, который генерирует постоянное напряжение, используя лавинный пробой (лавинный пробой), возникающий при приложении обратного напряжения к pn переходу. | 1SZxxx |
Какие бывают типы диодов
Мы знаем из предыдущего поста, что такое диод? Эта статья про разные типы диодов.Когда дело доходит до понимания схемы питания в ваших электронных элементах, диод является ключевым компонентом, который нужно изучить в первую очередь. Существует несколько типов диодов с разной функциональностью, номинальным напряжением и током. Давай обсудим их.
Диоды сигнальные: —Сигнальные или стандартные диоды — это простейшие диоды с P-N переходом. По допустимой нагрузке по току и номинальной мощности стандартные диоды бывают двух типов; малый сигнал и большой диод сигнала. Эти диоды используются в устройствах ограничения и переключения напряжения.Например, 1N4148 имеет В, F = 1 В и I F = 200 мА, а также 1N914 имеет В, F = 1 В и I F = 300 мА.
Обозначение схемы и примеры стандартного диодаБольшие сигнальные диоды также известны как выпрямительные или силовые диоды. Они имеют более высокое номинальное напряжение и ток для использования в источниках питания. Например, 1N4007 имеет В, F = 1,1 В и I F = 1 А.
Стабилитроны: — Стабилитронотличается от других типов диодов, поскольку он обычно проводит с обратным током . При прямом смещении работает как обычный диод. При обратном смещении, когда обратный ток через стабилитрон увеличивается до номинального значения, падение напряжения на диоде становится постоянным. Это падение напряжения известно как напряжение стабилитрона (напряжение обратного пробоя). Ток может течь в обратном направлении, когда увеличение напряжения пересекает напряжение стабилитрона.Стабилитрон создает известное опорное напряжение для регулирования напряжения, ограничения формы сигнала в регулируемом источнике питания.
Условные обозначения стабилитронаДавайте разберемся с работой стабилитрона с помощью схемотехнического моделирования. Рассмотрим следующий пример регулятора напряжения с источником 30 В переменного тока и стабилитроном (с В Z = 15 В, В F = 0,7 В).
Пример регулирования напряжения с помощью стабилитронаВ приведенной выше схеме стабилитрон имеет обратное смещение в течение положительного полупериода.Напряжение более 15В включит диод. Повышение входного напряжения выше 15 В просто появится на последовательном резисторе. Поскольку источником является переменный ток, выходное напряжение ( В, Z ) остается постоянным в течение определенного времени, пока положительное напряжение не начнет уменьшаться.
Выходные характеристики стабилизации напряжения с помощью стабилитронаВ отрицательном полупериоде стабилитрон имеет прямое смещение. Увеличение отрицательного напряжения до прямого порогового напряжения ( В, F ) включает стабилитрон.Отрицательная сторона выходного напряжения находится при пороговом напряжении, равном 0,7 В.
Примеры стабилитронов: 1N746, 1N4728A и т. Д. Важными факторами при выборе стабилитрона являются напряжение источника, напряжение нагрузки, ток нагрузки схемы. Стабилитрон доступен в различных номиналах напряжения и мощности.
Светодиоды: — Символ и полярность светодиодаСветодиод представляет собой диод P-N, который излучает свет при включении. Как и стандартные диодные светодиоды являются однонаправленными и имеют номинальное прямое напряжение (напряжение, необходимое для включения).Номинальное прямое напряжение ( В, F ) светодиода выше, чем у стандартного диода. V F зависит от цвета излучаемого светодиода, а цвет светодиода зависит от его материала. Прямой ток ( I F ) — второй важный параметр для светодиода. Это количество тока, проходящего через светодиод, и оно прямо пропорционально яркости светодиода. Значение I F выражено в миллиамперах; но превышение указанного значения I F приводит к повреждению светодиода.Это причина того, что резистор всегда используется последовательно со светодиодом.
Светодиоды разных размеровПолярность светодиода важна при проектировании схемы. Полярность светодиодов можно определить, внимательно наблюдая за ней. Длинный вывод или закругленная сторона является анодом, а короткий вывод или плоская сторона — катодом. Светодиоды бывают разных размеров, и согласно размеру светодиоды различаются по диаметру (выраженному в миллиметрах-мм). Светодиоды 3 мм, 5 мм и 10 мм предназначены для использования в целях индикации, освещения и индикации / освещения соответственно.
Основными факторами при выборе светодиода являются размер, цвет и назначение. В таблице данных светодиодов содержится информация о длине волны (точно указывается, какой цвет будет излучать светодиод), прямом напряжении — В F (напряжение, требуемое для включения светодиода при некоторых I F ), номинальных значениях обратного тока / напряжения и физических характеристиках. размеры и т. д.
Диоды Шоттки: — Обозначение схемы и пример диода ШотткиДиод Шоттки — уникальный полупроводниковый диод, образованный переходом металл-полупроводник .Эта специальная конструкция обеспечивает более низкое прямое падение напряжения (в пределах 0,15–0,40 В), что обеспечивает высокую скорость переключения. Диоды Шоттки имеют низких значений обратного напряжения (обычно 50 В или меньше), относительно высокий обратный ток утечки и высокую стоимость. Диоды Шоттки с высоким обратным напряжением всегда имеют большее прямое падение напряжения, чем другие типы диодов. Дидо Шоттки подходят для низковольтных устройств из-за меньшего рассеивания мощности. Некоторые другие применения диодов Шоттки — фотоэлектрические (PV) системы, схемы ограничения напряжения, RF-схемы.
Сравним диод Шоттки MBD101 со стандартным P-N диодом 1N4148 со следующей схемой.
Схема с диодом MBD101 и 1N4148В технических характеристиках MBD101 и 1N4148 указано типичное прямое напряжение 0,5 В и 1 В соответственно. Мы можем сравнить эти параметры с помощью программного моделирования, как показано ниже.
Графическое сравнение прямого напряжения диода MBD101 и 1N4148 Варакторные диоды: — Условное обозначение варакторного диодаВаракторный диод — это уникальный тип диода.Емкость перехода P-N может быть изменена с помощью приложенного обратного напряжения . Варакторный диод известен как варикап / настроечный диод / диод переменной емкости. Области типа P и N в диоде действуют как заряженные пластины, а область обеднения — как диэлектрик или изолятор. Изменение напряжения обратного смещения изменяет емкость диода. Этот эффект аналогичен изменению расстояния между пластинами конденсатора. Варакторный диод специально используется для обратного смещения.Следующее математическое соотношение объясняет работу варакторного диода.
Принцип работы варакторного диода Работа сигнала, варактора и стабилитронаПри прямом смещении варакторный диод не очень полезен и предлагает очень низкое сопротивление. Важными техническими параметрами для выбора варакторного диода являются межконтактная емкость или емкость диода, обратное напряжение пробоя, коэффициент емкости и т. Д. Варакторный диод имеет малошумящие характеристики, низкую стоимость, высокую надежность и малые размеры.Варакторный диод присутствует в цепи настройки генератора, как РЧ-фазовращатель, в LC-цепи переменного резонанса и т. Д. Примером варакторного диода является NTE618.
Емкость диода относительно обратного напряжения VericapЭто все для этого поста. Думаю, теперь вы знакомы с различными типами диодов и их значением. В следующем посте мы узнаем о защите от обратного тока с помощью диода. Спасибо за прочтение.
Электронный компонент диодов— определение, типы, символы, применение диодов
Узнайте, что такое диодный электронный компонент — определение, типы, символ, использование и применение диодов в электронике.
Здесь мы узнаем Что такое диодный электронный компонент — определение, типы, символ, использование и применение диодов в электронике.
Что такое диод?
A Diode — это электронный компонент , который позволяет электрическому току течь только в одном направлении. Это полупроводниковый прибор, состоящий из p-n-перехода.
Они чаще всего используются для преобразования переменного тока в постоянный, потому что они пропускают положительную ( + ) часть волны и блокируют отрицательную (—) часть сигнала переменного тока, или, если они перевернуты, они передавайте только отрицательную часть, а не положительную.
Кремний p-типа и n-типа будет проводить электричество так же, как любой проводник; однако, если кусок кремния легирован p-типом в одной секции и n-типом в соседней секции, ток будет течь только в одном направлении через соединение между двумя областями.
Диоды одно из самых основных полупроводниковых устройств.
Что такое диод с прямым смещением?
Диод называется смещенным в прямом направлении, если на нем имеется положительное напряжение от материала p- к n-типу.В этом состоянии диод действует скорее как хороший проводник, и ток может течь, как показано на следующем рисунке:
Диод с прямым смещением
На диоде будет небольшое напряжение, около 0,6 В для Si, и это напряжение будет в значительной степени не зависеть от тока, сильно отличаясь от резистора.
Что такое диод с обратным смещением?
Если полярность приложенного напряжения поменять местами, диод будет смещен в обратном направлении и окажется непроводящим.Ток почти не протекает, и на устройстве будет большое напряжение.
Диод с обратным смещением
Типы диодов, символы и способы применения
Характеристики и применение диодов
Несимметричное поведение диодов обусловлено детальными свойствами pn-перехода. Диод действует как односторонний клапан для тока, и это очень полезная характеристика.
Одно из приложений — преобразование переменного тока ( AC, ), который периодически меняет полярность, в постоянный ток ( DC, ), который всегда имеет одинаковую полярность.
Проверка : Как преобразовать переменный ток в постоянный с помощью диода
Обычное электропитание в домашних условиях — это переменный ток, в то время как батареи обеспечивают постоянный ток, а преобразование переменного тока в постоянный называется выпрямлением. Для этой цели настолько часто используются диоды, что их иногда называют выпрямителями, хотя существуют и другие типы выпрямительных устройств.
На рисунке ниже показаны входной и выходной ток для простого однополупериодного выпрямителя. Схема получила свое название от того факта, что выходной сигнал представляет собой только положительную половину входного сигнала.
Полупериодный выпрямитель
Схема двухполупериодного выпрямителя (, рисунок ниже ) использует четыре диода, расположенных так, чтобы на выходе можно было использовать обе полярности входной формы волны. Двухполупериодная схема более эффективна, чем полуволновая.
Двухполупериодный выпрямитель
Как преобразовать переменный ток в постоянный с помощью диода