Какие бывают диоды: Диоды и их разновидности

Содержание

ДИОДЫ

Диод является двух электродным полупроводниковым прибором. Это соответственно Анод (+) или положительный электрод и Катод (-) или отрицательный электрод. Принято говорить, что диод имеет (p) и (n) области, они соединены с выводами диода. Вместе они образуют p-n переход. Разберем подробнее, что же такое этот p-n переход. Полупроводниковый диод представляет собой очищенный кристалл кремния или германия, в котором в область (p) введена акцепторная примесь, а в область (n) введена донорная примесь. В качестве донорной примеси могут выступать ионы Мышьяка, а в качестве акцепторной примеси ионы Индия. Основное свойство диода, это возможность пропускать ток только в одну сторону. Рассмотрим приведенный ниже рисунок:

Пример односторонней проводимости диода

На этом рисунке видно, что если диод включить Анодом к плюсу питания и Катодом к минусу питания, то диод находится в открытом состоянии и проводит ток, так как его сопротивление незначительно. Если диод включен Анодом к минусу, а Катодом к плюсу, то сопротивление диода будет очень большим, и тока в цепи практически не будет, вернее он будет, но настолько маленьким, что им можно пренебречь.

Иллюстрация прямой обратный ток диода

Подробнее можно узнать, посмотрев следующий график, Вольт-Амперную характеристику диода:

Вольт-амперная характеристика диода

В прямом включении, как мы видим из этого графика диод имеет небольшое сопротивление, и соответственно хорошо пропускает ток, а в обратном включении до определенной величины напряжения диод закрыт, имеет большое сопротивление и практически не проводит ток. В этом легко убедиться, если есть под рукой диод и мультиметр, нужно поставить прибор в положение звуковой прозвонки, либо установив переключатель мультиметра напротив значка диода, в крайнем случае, можно попробовать прозвонить диод, установив переключатель на положение 2 КОм измерения сопротивления. Изображается на принципиальных схемах диод так, как на рисунке ниже, запомнить, где какой вывод легко: ток у нас, как известно, всегда течет от плюса к минусу, так вот треугольник в изображении диода как бы показывает своей вершиной направление тока, то есть от плюса к минусу.

Диод полупроводниковый

Соединив красный щуп мультиметра с Анодом, мы можем убедиться в том, что диод пропускает ток в прямом направлении, на экране прибора будут цифры равные ~ 800-900 или близкие к этому. Подключив щупы наоборот, черный щуп к аноду, красный к катоду мы увидим на экране единицу, что подтверждает, в обратном включении диод не пропускает ток. Рассмотренные выше диоды бывают плоскостные и точечные. Плоскостные диоды рассчитаны на среднюю и большую мощность и используют их в основном в выпрямителях. Точечные диоды рассчитаны на незначительную мощность и применяются в детекторах радиоприемников, могут работать на высоких частотах.

Плоскостной и точечный диод

Какие бывают типы диодов ?

Схематическое изображение диодов

Фото выпрямительного диода

А) На фото изображен рассмотренный нами выше диод.

Стабилитрон изображение на схеме

Б) На этом рисунке изображён стабилитрон, (иностранное название диод Зенера), он используется при обратном включении диода. Основная цель: поддержание напряжения стабильным.

Двуханодный стабилитрон — изображение на схеме

В) Двухсторонний (или двуханодный) стабилитрон. Плюс этого стабилитрона в том, что его можно включать вне зависимости от полярности.

Туннельный диод

Г) Туннельный диод, может использоваться в качестве усилительного элемента.

Обращенный диод

Д)
Обращенный диод, применяется в высокочастотных схемах для детектирования.

Варикап

Е) Варикап, применяется как конденсатор переменной ёмкости.

Фотодиод

Ж) Фотодиод, при освещении прибора в цепи, подключенной к нему, возникает ток из-за возникновения пар электронов и дырок.

Светодиоды

З) Светодиоды, всем известные, и наверное наиболее широко применяемые приборы, после обычных выпрямительных диодов. Применяются во многих электронных устройствах для индикации и не только.

Выпрямительные диоды выпускаются также в виде диодных мостов, разберем, что это такое — это соединенные для получения постоянного (выпрямленного) тока четыре диода в одном корпусе. Подключены они по Мостовой схеме, стандартной для выпрямителей:

Схема диодного моста

Имеют четыре промаркированных вывода: два для подключения переменного тока, и плюс с минусом. На фото изображен диодный мост КЦ405:

Фото диодный мост

А теперь давайте рассмотрим подробнее область применения светодиодов. Светодиоды (вернее светодиодная лампа) выпускаются промышленностью и для освещения помещений, как экономичный и долговечный источник света, с цоколем позволяющим вкрутить их в обычный патрон для ламп накаливания.

Светодиодная лампа фото

Светодиоды существуют в разных корпусах, в том числе и SMD.

smd светодиод фото

Выпускаются и так называемые RGB светодиоды, внутри них находятся три кристалла светодиодов с разным свечением Red-Green-Blue соответственно Красный — Зеленый – Голубой, эти светодиоды имеют четыре вывода и позволяют путем смешения цветов получить видимым любой цвет.

Подключение RGB ленты

Эти светодиоды в SMD исполнении часто выпускаются в виде лент с уже установленными резисторами и позволяют подключать их напрямую к источнику питания 12 вольт. Можно для создания световых эффектов использовать специальный контроллер:

Контроллер rgb

Светодиоды при использовании не любят, когда на них подается напряжение питания выше того, на которое они рассчитаны и могут перегореть сразу или спустя какое-то время, поэтому напряжение источника питания должно быть рассчитано по формулам. Для советских светодиодов типа АЛ-307 напряжение питания должно подаваться примерно 2 вольта, на импортные 2-2,5 вольта, естественно с ограничением тока. Для питания светодиодных лент, если не используется специальный контроллер, необходимо стабилизированное питание. Материал подготовил —
AKV.

Форум по радиодеталям

Обсудить статью ДИОДЫ

Виды диодов, характеристики, применение

Официальное определение диода гласит, что это элемент, который имеет различную проводимость, в зависимости от того, в каком направлении течёт электрический ток. Его использование необходимо в цепях, нуждающихся в ограничении пути его следования. Данная статья более подробно расскажет об устройстве диода, а также о том, какие существуют виды и как их различать.

История появления

Работы, связанные с диодами, начали вести параллельно сразу два учёных — британец Фредерик Гутри и немец Карл Браун. Открытия первого были основаны на ламповых диодах, второго — на твердотельных. Однако развитие науки того времени не позволило совершить большой рывок в этом направлении, но дали новую пищу для ума.

Затем через несколько лет открытие диодов заново произвёл Томас Эдисон и в дальнейшем запатентовал изобретение. Однако по каким-то причинам, в своих работах применения ему на нашлось. Поэтому развитие диодной технологии продолжали другие учёные в разные годы.

Кстати, до начала 20 века диоды назывались выпрямителями. Затем учёный Вильям Генри Иклс применил два корня слов — di и odos. Первое с греческого переводится как «два», второе — «путь». Таким образом, слово «диод» означает «два пути».

Принцип работы и основные сведения о диодах

Диод имеет два электрода — анод и катод. Если анод обладает положительным потенциалом по отношению к катоду, то диод становится открытым. То есть, ток проходит и имеет малое сопротивление диода.

Если же на катоде находится положительный потенциал, то значит диод не раскрыт, обладает большим сопротивлением и не пропускает электрический ток.

Как устроен диод?

В основном, корпус элемента изготовлен из стекла, металла или керамических соединений. Под покрытием расположены два электрода. Самый простой диод содержит в себе нить малого диаметра.

Внутри катода может находится особая проволока. Она обладает свойством нагреваться под воздействием электрического тока и называется «подогреватель».

Вещества, используемые при изготовлении, чаще всего кремний или германий. Одна сторона элемента обладает нехваткой электронов, вторая — наоборот их переизбытком. Между ними существует граница, которая и обеспечивает p-n переход. Именно он позволяет проводить ток в нужном направлении.

Характеристики диодов

При выборе элемента в основном ориентируются на два показателя — предельное обратное напряжение и максимальная сила тока.

Использование диодов в быту

Один из ярких примеров использования диодов — автомобильный генератор. В нем размещён комплекс из нескольких таких элементов, который называется «диодный мост».

Также элементы активно применяются в телевизорах или радиоприёмниках. В соединении с конденсаторами диоды могут выделять частоты из разнообразных модулированных сигналов.

Очень часто комплекс из диодов используется в схемах для защиты потребителей от поражения электрическим током.

Также стоит сказать о том, что любой блок питания многих электронных устройств обязательно содержит диоды.

Виды диодов

В основном, элементы можно разделить на две группы. Первая — вид полупроводниковых диодов, вторая — не полупроводниковые.

Широкое распространение получила именно первая группа. Название происходит от материалов, из которых изготовлен диод: два полупроводника либо полупроводник с металлом.

Также имеется целый ряд специальных видов диодов, которые применяются в особых схемах и приборах.

Диод Зенера или стабилитрон

Данный вид характерен тем, что при возникновении пробоя происходит резкое увеличение тока с высокой точностью. Эту особенность применяют в стабилизации напряжения.

Туннельный

Если говорить простыми словами, то данный вид диодов образует отрицательное сопротивление на вольт-амперной характеристике. Применяется в основном в усилителях и генераторах.

Обращённый диод

Обладает свойством значительно понижать напряжение в открытом режиме. Это также основано на туннельном эффекте, подобному предыдущему диоду.

Варикап

Относится к виду диодов полупроводниковых, которые обладают повышенной ёмкостью, управляемой электрически в случае изменения обратного напряжения. Используется в настройке и калибровке колебательных контуров.

Светодиод

Особенность данного типа диодов заключается в том, что он излучает свет при течении тока в прямом направлении. В современном мире применяется практически везде, где требуется освещение с экономичным источником света.

Фотодиод

Имеет обратные предыдущему экземпляру свойства. То есть, начинает вырабатывать электрический заряд при попадании на него света.

Маркировка

Для того чтобы определить вид, узнать характеристику полупроводникового диода, производители наносят специальные обозначения на корпус элемента. Она состоит из четырёх частей.

На первом месте — буква или цифра, означающая материал, из которого изготовлен диод. Может принимать следующие значения:

Г (1) — германий;
К (2) — кремний;
А (3) — арсенид галлия;
И (4) — индий.

На втором — типы диода. Они тоже могут иметь разное значение:

Д — выпрямительные;
В — варикап;
А — сверхвысокочастотные;
И — туннельные;
С — стабилитроны;
Ц — выпрямительные столбы и блоки.

На третьем месте располагается цифра, указывающая на область применения элемента.

Четвёртое место — числа от 01 до 99, означающее порядковый номер разработки.

Также на корпус могут быть нанесены и дополнительные обозначения. Но, как правило, они используются в специализированных приборах и схемах.

Для удобства восприятия диоды могут маркироваться также и разнообразными графическими символами, например, точками и полосками. Особой логики в таких рисунках нет. То есть, чтобы определить, что это за диод, придется заглянуть в специальную таблицу соответствия.

Триоды

Данный вид электронных элементов чем-то схож с диодом, однако выполняет другие функции и имеет свою конструкцию.

Основное различие между диодом и триодом в том, что последний имеет три вывода и в его отношении чаще используется название «транзистор». Принцип работы основан на управлении токами в выходных цепях с помощью небольшого сигнала.

Диоды и триоды (транзисторы) применяются практически в каждом электронном устройстве. В том числе и процессорах.

Плюсы и минусы

Перед заключением можно обобщить всю информацию о диодах и составить список их преимуществ и недостатков.

Плюсы:

Невысокая цена диодов.
Отличный КПД.
Высокий ресурс работы.
Маленькие размеры, что позволяет удобно их размещать на схемах.
Возможность использования диода в переменном токе.

Из минусов, пожалуй, можно выделить то, что не существует полупроводникового типа для высоких напряжений в несколько киловольт. Поэтому придется применять более старые ламповые аналоги. Также воздействие высоких температур неблагоприятно сказывается на работе и состоянии элемента.

Немного интересных сведений о диодах

Первые экземпляры выпускались с применением малой точности. Поэтому разброс получившихся характеристик диодов был очень большим, вследствие чего уже готовые приборы приходилось, что называется, «разбраковывать». То есть, некоторые диоды, казалось бы, одной серии могли получить совершенно разные свойства. После отсева, элементы маркировались в соответствии с фактическими характеристиками.

Диоды, изготовленные в стеклянном корпусе, имеют одну интересную особенность — чувствительность к свету. То есть если прибор, в составе которого имеется такой элемент, имеет открывающуюся крышку, то работать вся схема может по-разному в закрытом и открытом состоянии.

Заключение

В общем, чтобы полностью понять и разобраться, как правильно применять и где использовать диоды, нужны изучить больше литературы. Для определения типа элемента на глазок потребуется соответствующий опыт. Ну а новичкам в этом могут помочь таблицы и справочники по маркировкам.

Также необходимо иметь хотя бы базовые представления об электрическом токе, его свойствах. Конечно, это все проходилось в школе, но кто сейчас навскидку сможет вспомнить даже закон Ома?

Поэтому без базовых знаний нырять в мир электроники будет очень проблематично.

Определение диода по внешнему виду. Виды диодов, характеристики, применение

ДИОДЫ

Диоды — это двухэлектродные элементы, обладающие односторонней проводимостью тока. В полупроводниковых диодах односторонняя проводимость обуславливается применением полупроводниковой структуры, сочетающей в себе два слоя, один из которых обладает дырочной (p), а другой – электронной (n) электропроводностью.

Полупроводниковый диод представляет собой прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным переходом.

Как возникает выпрямляющий запирающий слой ? Образование слоя начинается с того, что в p -половине больше дырок, а в n- половине больше электронов. Разность плотности носителей зарядов начинается уравновешиваться через переход: дырки проникают в n -половину, электроны в p- половину.

С помощью внешнего источника тока можно повысить или понизить внешний потенциальный барьер. Если к диоду приложить прямое напряжение , т.е положительный полюс соединить с p -половиной, то внешняя электрическая сила начнёт действовать против двойного слоя, и диод пропускает ток, который быстро растёт с увеличением напряжения. Если же изменить полярность проводников, то напряжение падает почти до нулевой отметки. Если диод подключить в цепь переменного напряжения, то он будет служить как выпрямитель, т.е на выходе будет постоянное пульсирующее напряжение, по направлению в одну сторону.

Виды диодов

Выпрямительные — диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери выпрямителя.

Высокочастотные — эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет доли пикофарад.

Варикапы — диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.

Стабилитроны – диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.

Туннельные — диоды, где при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.

Диоды различают по следующим признакам. По конструкции: плоскостные диоды; точечные диоды; микросплавные диоды. По мощности: маломощные; средней мощности; мощные. По частоте: низкочастотные; высокочастотные; СВЧ. По функциональному назначению: выпрямительные диоды; импульсные диоды; стабилитроны; варикапы; светодиоды; тоннельные диоды.

Условное обозначение диодов

а) выпрямительные, высокочастотные, СВЧ, импульсные и диоды Гана; б) стабилитроны; в) варикапы; г) тоннельные диоды; д) диоды Шоттки; е) светодиоды; ж) фотодиоды; з) выпрямительные блоки.

принцип действия диода основан на том, что в полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны, и их концентрация превышает концентрацию дырок (n n >> n p ). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (n p >> n n ). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается диффузия: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу. Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости, достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,3 В для германиевых n–p-переходов и 0,65 В для кремниевых.

Основой плоскостных и точечных диодов является кристалл полупроводника n-типа проводимости, который называется базой транзистора. База припаивается к металлической пластинке, которая называется кристаллодержателем.

Вольтамперная характеристика реального диода проходит ниже, чем у идеального p-n перехода, так как сказывается влияние сопротивления базы. После точки А вольтамперная характеристика будет представлять собой прямую линию, так как при напряжении Uа потенциальный барьер полностью компенсируется внешним полем. Кривая обратного тока ВАХ имеет наклон, так как за счёт возрастания обратного напряжения увели

ДИОДЫ

ДИОДЫ

Полупроводниковый диод представляет собой прибор с двумя выводами и одним электронно-дырочным переходом.

Как возникает выпрямляющий запирающий слой? Образование слоя начинается с того, что в p-половине больше дырок, а в n-половине больше электронов. Разность плотности носителей зарядов начинается уравновешиваться через переход: дырки проникают в n-половину, электроны в p-половину.

С помощью внешнего источника тока можно повысить или понизить внешний потенциальный барьер. Если к диоду приложить прямое напряжение, т.е положительный полюс соединить с p-половиной, то внешняя электрическая сила начнёт действовать против двойного слоя, и диод пропускает ток, который быстро растёт с увеличением напряжения. Если же изменить полярность проводников, то напряжение падает почти до нулевой отметки. Если диод подключить в цепь переменного напряжения, то он будет служить как выпрямитель, т.е на выходе будет постоянное пульсирующее напряжение, по направлению в одну сторону.

Виды диодов

— Выпрямительные — диоды, предназначенные для выпрямления переменного тока. Основной характеристикой такого диода является коэффициент выпрямления равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери выпрямителя.

— Высокочастотные — эти диоды предназначены для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты. Они используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц. В качестве высокочастотных обычно применяют точечные диоды, емкость электронно-дырочного перехода в которых составляет доли пикофарад.

— Варикапы — диоды, работа которых основана на изменении емкости электронно-дырочного перехода в зависимости прикладываемого обратного напряжения. Эти диоды применяются в качестве конденсаторов с управляемой емкостью.

— Стабилитроны – диоды, используемые для стабилизации напряжения. В этих диодах используется наличие у диода критического обратного напряжения, при котором наступает электрический пробой.

— Туннельные — диоды, где при больших концентрациях легирующих примесей заметно усиливается туннельный эффект p-n-перехода. При этом в ВАХ диода появляется участок с отрицательным сопротивлением, что позволяет использовать его в схемах генерации и усиления электрических колебаний.

Условное обозначение диодов

принцип действия диода основан на том, что в полупроводнике n-типа основными носителями свободного заряда являются электроны, и их концентрация превышает концентрацию дырок (n_n >> n_p). В полупроводнике p-типа основными носитялеми являются дырки (n_p >> n_n). При контакте двух полупроводников n- и p-типов начинается диффузия: дырки из p-области переходят в n-область, а электроны, наоборот, из n-области в p-область. В результате в n-области вблизи зоны контакта уменьшается концентрация электронов и возникает положительно заряженный слой. В p-области уменьшается концентрация дырок и возникает отрицательно заряженный слой. Таким образом, на границе полупроводников образуется двойной электрический слой, электрическое поле которого препятствует процессу диффузии электронов и дырок навстречу друг другу. Пограничная область раздела полупроводников с разными типами проводимости, достигает толщины порядка десятков и сотен межатомных расстояний. Объемные заряды этого слоя создают между p- и n-областями запирающее напряжение Uз, приблизительно равное 0,3 В для германиевых n–p-переходов и 0,65 В для кремниевых.

Справочники радиодеталей

Обозначение светодиодов и других диодов на схеме

Название диод переводится как «двухэлектродный». Исторически электроника берёт своё начало от электровакуумных приборов. Дело в том, что лампы, которые многие помнят из старых телевизоров и приёмников, носили названия типа диод, триод, пентод и т.д.

Название заключало в себе количество электродов или ножек прибора. Полупроводниковые диоды были изобретены в начале прошлого века. Их использовали для детектирования радиосигнала.

Главное свойство диода – характеристики проводимости, зависящие от полюсовки приложенного к выводам напряжения. Обозначение диода указывает нам на проводящее направление. Движение тока совпадает со стрелкой на УГО диода.

УГО – условное графическое обозначение. Иначе говоря, это значок, которым обозначается элемент на схеме. Давайте разберем как отличать обозначение светодиода на схеме от других подобных элементов.

Диоды, какие они бывают?

Кроме отдельных выпрямительных диодов их группируют по области применения в один корпус.

Обозначение диодного моста

Например, так изображается диодный мост для выпрямления однофазного напряжения переменного тока. А ниже внешний вид диодных мостов и сборок.

Внешний вид диодного моста

Другим видом выпрямительного прибора является диод Шоттки – предназначен для работы в высокочастотных цепях. Выпускается как в дискретном виде, так и в сборках. Их часто можно встретить в импульсных блоках питания, например БП для персонального компьютера AT или ATX.

Обычно на сборках Шоттки на корпусе указывается его цоколевка и внутренняя схема включения.

Диод Шоттки

Специфичные диоды

Выпрямительный диод мы уже рассмотрели, давайте взглянем на диод Зенера, который в отечественной литературе называют – стабилитрон.

Обозначение стабилитрона (диод Зенера)

Внешне он выглядит как обычный диод – черный цилиндр с меткой на одной из сторон. Часто встречается в маломощном исполнении – небольшой стеклянный цилиндр красного цвета с черной меткой на катоде.

Обладает важным свойством – стабилизация напряжения, поэтому включается параллельно нагрузке в обратном направлении, т.е. к катоду подключается плюс питания, а анод к минусу.

Следующий прибор – варикап, принцип его действия основан на изменении величины барьерной емкости, в зависимости от величины приложенного напряжения. Используется в приемниках и в цепях, где нужно производить операции с частотой сигнала. Обозначается как диод, совмещенный с конденсатором.

Варикап — обозначение на схеме и внешний вид

Динистор – обозначение которого выглядит как диод, перечеркнутый поперек. По сути так и есть – он из себя представляет 3-х переходный, 4-х слойный полупроводниковый прибор. Благодаря своей структуре обладает свойством пропускать ток, при преодолении определенного барьера напряжения.

Например, динисторы на 30В или около того часто используются в лампах «энергосберегайках», для запуска автогенератора и других блоках питания, построенных по такой схеме.

Обозначение динистора

Светодиоды и оптоэлектроника

Раз диод излучает свет, значит обозначение светодиода должно быть с указанием этой особенности, поэтому к обычному диоду добавили две исходящие стрелки.

Обозначение светодиодов на электрической схеме

В реальности есть много разных способов определить полярность, подробнее об этом есть целая статья. Ниже, для примера, распиновка зеленого светодиода.

Обычно у светодиода маркировка выводов выполняется либо меткой, либо ножками разной длины. Короткая ножка – это минус.

Распиновка зеленого светодиода

Фотодиод, прибор обратный по своему действию от светодиода. Он изменяет состояние своей проводимости в зависимости от количества света, попадающего на его поверхность. Его обозначение:

Фотодиод BPD-BQA914

Такие приборы используются в телевизорах, магнитофонах и прочей аппаратуре, которая управляется пультом дистанционного управления в инфракрасном спектре. Такой прибор можно сделать, спилив корпус обычного транзистора.

Часто применяется в датчиках освещенности, на устройствах автоматического включения и выключения осветительных цепей, например таких:

Датчик освещения

Оптоэлектроника – область которая получила широкое распространения в передаче данных и устройствах связи и управления. Благодаря своему быстродействию и возможности осуществить гальваническую развязку, она обеспечивает безопасность для питаемых устройств в случае возникновения высоковольтного скачка на первичной стороне. Однако не в таком виде как указано, а в виде оптопары.

Схема с оптопарой

В нижней части схемы вы видите оптопару. Включение светодиода здесь происходит замыканием силовой цепи с помощью оптотранзистора в цепи светодиода. Когда вы замыкаете ключ, ток идёт через светодиод в оптопаре, в нижнем квадрате слева. Он засвечивается и транзистор, под действием светового потока, начинает пропускать ток через светодиод LED1, помеченный зеленым цветом.

Такое же применение используется в цепях обратной связи по току или напряжению (для их стабилизации) многих блоков питания. Сфера применения начинается от зарядных устройств мобильных телефонов и блоков питания светодиодных лент, до мощных питающих систем.

Диодов существует великое множество, некоторые из них похожи по своим характеристикам, некоторые имеют совершенно необычные свойства и применения, их объединяет наличие всего лишь двух функциональных выводов.

Вы можете встретить эти элементы в любой электрической схеме, нельзя недооценивать их важность и характеристики. Правильный подбор диода в цепи снаббера, например, может значительно повлиять на КПД и тепловыделение на силовых ключах, соответственно на долговечность блока питания.

Если вам было что-нибудь непонятно – оставляйте комментарии и задавайте вопросы, в следующих статьях мы обязательно раскроем все непонятные вопросы и интересные моменты!

Понравилась статья? Расскажите о ней! Вы нам очень поможете:)

описание принципа работы, схема, характеристики, способы применения

Фотодиоды – полупроводниковые элементы, обладающие светочувствительностью. Их основная функция – трансформация светового потока в электросигнал. Такие полупроводники применяются в составе различных приборов, функционирование которых базируется на использовании световых потоков.

Принцип работы фотодиодов

Основа действия фотодиодных элементов – внутренний фотоэффект. Он заключается в возникновении в полупроводнике под воздействием светового потока неравновесных электронов и дырок (т.е. атомов с пространством для электронов), которые формируют фотоэлектродвижущую силу.

При попадании света на p-n переход происходит поглощение световых квантов с образованием фотоносителей
Фотоносители, находящиеся в области n, подходят к границе, на которой они разделяются под влиянием электрополя
Дырки перемещаются в зону p, а электроны собираются в зоне n или около границы
Дырки заряжают p-область положительно, а электроны – n-зону отрицательно. Образуется разность потенциалов
Чем выше освещенность, тем больше обратный ток

Если полупроводник находится в темноте, то его свойства аналогичны обычному диоду. При прозванивании тестером в отсутствии освещения результаты будут аналогичны тестированию обычного диода. В прямом направлении будет присутствовать маленькое сопротивление, в обратном – стрелка останется на нуле.

Схема фотодиода

Режимы работы

Фотодиоды разделяют по режиму функционирования.

Режим фотогенератора

Осуществляется без источника электропитания. Фотогенераторы, являющиеся комплектующими солнечных батарей, иначе называют «солнечными элементами». Их функция – преобразовывать солнечную энергию в электрическую. Наиболее распространены фотогенераторы, созданные на базе кремния – дешевого, распространенного, хорошо изученного. Обладают невысокой стоимостью, но их КПД достигает всего 20%. Более прогрессивными являются пленочные элементы.

Режим фотопреобразования

Источник электропитания в схему подключается с обратной полярностью, фотодиод в данном случае служит датчиком освещенности.

Основные параметры

Свойства фотодиодов определяют следующие характеристики:

Вольтамперная. Определяет изменение величины светового тока в соответствии с меняющимся напряжением при стабильных потоке света и темновом токе
Спектральная. Характеризует влияние длины световой волны на фототок
Постоянная времени – это период, в ходе которого ток реагирует на увеличение затемнения или освещенности на 63% от установленного значения
Порог чувствительности – минимальный световой поток, на который реагирует диод
Темновое сопротивление – показатель, характерный для полупроводника при отсутствии света
Инерционность

Из чего состоит фотодиод?

Разновидности фотодиодов

P-i-n

Для этих полупроводников характерно наличие в зоне p-n перехода участка, обладающего собственной проводимостью и значительной величиной сопротивления. При попадании на этот участок светового потока появляются пары дырок и электронов. Электрополе в данной области постоянно, пространственного заряда нет. Такой вспомогательный слой расширяет диапазон рабочих частот полупроводника. По функциональному назначению p-i-n-фотодиоды разделяют на детекторные, смесительные, параметрические, ограничительные, умножительные, настроечные и другие.

Лавинные

Этот вид отличается высокой чувствительностью. Его функция – преобразование светового потока в электросигнал, усиленный с помощью эффекта лавинного умножения. Может применяться в условиях незначительного светового потока. В конструкции лавинных фотодиодов используются сверхрешетки, способствующие снижению помех при передаче сигналов.

С барьером Шоттки

Состоит из металла и полупроводника, вокруг границы соединения которых создается электрическое поле. Главным отличием от обычных фотодиодов p-i-n-типа является использование основных, а не дополнительных носителей зарядов.

С гетероструктурой

Образуется из двух полупроводников, имеющих разную ширину запрещенной зоны. Гетерогенным называют слой, находящийся между ними. Путем подбора таких полупроводников можно создать устройство, работающее в полном диапазоне длин волн. Его минусом является высокая сложность изготовления.

Области применения фотодиодов

Оптоэлектронные интегральные микросхемы. Полупроводники обеспечивают оптическую связь, что гарантирует эффективную гальваноразвязку силовых и руководящих цепей при поддержании функциональной связи.
Многоэлементные фотоприемники – сканисторы, фоточувствительные аппараты, фотодиодные матрицы. Оптоэлектрический элемент способен воспринимать не только яркостную характеристику объекта и ее изменение во времени, но и создавать полный визуальный образ.

Другие сферы использования: оптоволоконные линии, лазерные дальномеры, установки эмиссионно-позитронной томографии.

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

разделение по классам и типам

В настоящее время светодиоды обрели широкую популярность. При этом четко разделить их по мощности, яркости свечения, области применения, форм-фактору и другим параметрам не представляется возможным, поскольку у каждого производителя своя классификация. Тем не менее, различные виды светодиодов можно объединить в классы по некоторым характерным признакам.

Индикаторные и осветительные LED

Чтобы яснее представлять, какие бывают светодиоды, их можно разделить на две большие группы: индикаторные и осветительные.

Индикаторные используются в основном в целях цветовой индикации, а также при подсветке дисплеев, приборных панелей и других приборов. То есть это светодиоды сравнительно небольшой мощности (до 0.2 Вт) с умеренной яркостью.

Осветительные LED используются при освещении помещений в составе светодиодных ламп и лент, в автомобильных фарах и везде, где требуется получить высокую интенсивность свечения. Мощность таких светодиодов может достигать десятков ватт.

Индикаторные LED

Индикаторные светодиоды, в свою очередь, можно разбить на несколько групп.

DIP светодиоды

Светодиоды этого типа представляют собой светоизлучающий кристалл в выводном корпусе, часто с выпуклой линзой. Типы корпусов: цилиндрические, диаметром 3, 4, 5, 8, 10… мм, и прямоугольные.

Выпускаются в очень широком диапазоне цветов – вплоть до ИК и УФ диапазонов. Могут быть как одноцветными, так и многоцветными (когда в одном корпусе сосредоточено несколько кристаллов разных цветов), — например, RGB.

Одним из недостатков этих LED можно отметить невысокий угол рассеяния светового потока: обычно не более 60⁰.

Super Flux “Piranha”

Конструктивно светодиоды Пиранья представляют собой сверхъяркие светодиоды в прямоугольном корпусе с четырьмя выводами. Такая конструкция позволяет надежно закрепить светодиод на плате.

Доступные разновидности: красный, зеленый, синий и три белых (различаются температурой свечения). Выпускаются в корпусах с линзой (3 и 5 мм) и без нее. Угол рассеяния варьируется в пределах от 40⁰ до 120⁰.

Область применения Piranha – подсветка автомобильных приборов, дневных ходовых огней, рекламных вывесок и т.д.

Straw Hat

Наряду с Piranha, большим углом рассеяния светового потока обладают светодиоды типа Straw Hat («соломенная шляпа»). Внешне они напоминают обычные цилиндрические двухвыводныне LED, но с меньшей высотой и увеличенным радиусом линзы, за что и получили свое название.

Излучающий кристалл в этих светодиодах расположен ближе к передней стенке линзы (не забудьте почитать про назначение линзы для светодиода), благодаря чему достигается угол рассеяния порядка 100-140⁰.

Выпускаются красные, синие, зеленые, желтые и белые LED. Благодаря способности создавать ненаправленное излучение, могут использоваться в декоративных целях, в качестве замены ламп аварийной тревоги и других местах, где требуется равномерная подсветка с низким энергопотреблением.

SMD светодиоды

Кроме выводных LED, выпускаются светодиоды типа SMD. Сюда следует отнести сверхъяркие цветные и белые светодиоды мощностью около 0.1 Вт в корпусе для поверхностного монтажа. Размеры корпусов обычно стандартные для любых элементов типа SMD: 0603, 0805, 1210 и т.д., где маркировка обозначает длину и ширину в сотых долях дюйма или в миллиметрах. При этом существуют как разновидности с выпуклой линзой, так и без нее.

Благодаря простоте монтажа, на основе этих LED выпускаются светодиодные ленты. Например, широкую известность в этой области приобрел светодиод Cree SMD 3528.

Осветительные LED

Эти светодиоды применяются при освещении помещений и улиц в составе фонарей, автомобильных фар, светодиодных лент и т.д. В связи с этим обладают большой мощностью, высокой интенсивностью излучения, и выпускаются только в белом цвете в корпусах для поверхностного монтажа.

Обычно производятся две разновидности, различающиеся цветовой температурой: cool white (холодный белый) и warm white (теплый белый).

Поскольку кристаллов, излучающих белый свет, в природе не существует, при производстве осветительных светодиодов прибегают к различным технологиям смешения трех базовых цветов (RGB). От способа их сложения зависит цветовая температура получаемого белого света.

Одним из способов получения белого свечения является покрытие излучающего кристалла тремя слоями люминофора, причем каждый слой отвечает за свой базовый цвет. Другой метод состоит в нанесении двух слоев люминофора на кристалл голубого цвета.

Осветительные SMD LED

Большинство осветительных светодиодов также выпускаются в корпусах SMD. В отличие от индикаторных, характеризуются большей мощностью и производятся только в белом цвете.

Стоит отметить, что некоторые осветительные LED небольшой мощности, например упомянутые выше SMD 3528, могут использоваться в качестве индикаторных, поэтому здесь разделение на типы довольно условное.

Основная область применения SMD – светодиодные ленты и лампы, переносные фонари, фары автотранспорта. При этом они дают довольно направленное излучение (порядка 100⁰-130⁰), поэтому при освещении больших территорий приходится использовать большое количество этих LED для равномерной засветки площади.

Конструктивно осветительные SMD представляют собой покрытый люминофором излучающий кристалл на теплоотводящей подложке, обычно медной или алюминиевой. Встречаются как разновидности с линзой, так и без нее.

COB светодиоды

Большое распространение получили светодиоды типа COB (Chip On Board, чип на плате). По сути, это интеграция большого количества (обычно несколько десятков) кристаллов SMD в одном корпусе, которые потом покрываются люминофором.

На картинке вверху показаны для сравнения Cree SMD 5050 (слева) и COB – матрица из 36 чипов (справа).

COB используются только для освещения. Их световой поток на порядок больше, чем у одиночных SMD. Однако следует учесть, что эти светодиоды не подойдут для создания узконаправленного излучения ввиду большого угла рассеяния светового потока. При этом создать абсолютно ненаправленное излучение тоже не получится – угол рассеяния светодиодов менее 180⁰.

Замечено, что некоторым людям неприятен спектр свечения светодиодов типа SMD или COB. Кроме того, недостаточное количество светодиодов при засветке больших площадей приводит к тому, что освещенность носит дискретный характер, то есть сильно освещенные участки чередуются со слабо освещенными. Это нужно учитывать при выборе осветительных LED.

Filament LED

Этот тип светодиодов также используется пока только для освещения. Широкое распространение получили в качестве декоративной подсветки помещений. Спектр свечения, в отличие от SMD и COB, гораздо приятнее человеческому глазу и напоминает свет лампы накаливания. При этом сохраняются все присущие LED достоинства: низкое энергопотребление и долгий срок службы.

В этом ролике демонстрируется сравнение декоративной лампы накаливания мощностью 40 Вт и лампы Filament на 4 Вт:

Здесь видно, что при мощности в 10 раз меньше, световой поток, отдаваемый лампой Filament, в 3-4 раза больше.

В то же время КПД Filament даже выше, чем у тех же SMD, — при одинаковой мощности первые позволяют получить большую освещенность. Это достигается за счет технологии COG (Chip On Glass, чип на стекле), при которой светоизлучающие кристаллы устанавливаются на стеклянную подложку, а затем покрываются люминофором.

Сама подложка имеет цилиндрическую форму, что позволяет получить угол рассеяния светового потока 360⁰. То есть такие LED очень хороши при создании ненаправленного излучения.

Лазерные диоды

И напоследок еще об одном типе, который нельзя отнести ни к индикаторным, ни к осветительным LED, – лазерный диод. Собственно, светодиодом его можно считать с натяжкой, поскольку по технологии производства он не имеет ничего общего с обычными LED.

Лазерные диоды представляют собой особым образом обработанные полупроводниковые кристаллы, которые при подаче напряжения генерируют очень узкий пучок света. При этом образцы нового поколения позволяют получить угол расхождения луча в пределах 5-10⁰. Встречаются как модели, работающие в видимом диапазоне, так и вне его (УФ и ИК).

Широкое применение эти диоды нашли в лазерных указках, целеуказателях, DVD-приводах, оптических компьютерных мышах, линиях оптоволоконной связи.

Заключение

Четко классифицировать все многообразие светодиодов достаточно сложно, поскольку редко те или иные LED производятся для каких-то конкретных целей. Тем не менее, основные направления их применения, — индикация и освещение, — пока остаются прежними, и приведенная здесь классификация подойдет для создания общего представления о видах светодиодов.

Основы, типы, символы, характеристики, приложения и пакеты

Хотя резисторы, конденсаторы и индукторы образуют основные элементы цепи, именно полупроводниковое устройство фактически удерживает магию внутри. Каждая электронная схема имеет десятки полупроводниковых устройств, таких как диоды, транзисторы, регуляторы, операционные усилители, выключатели питания и т. Д. Внутри. У каждого из них есть свои свойства и применение. В этой статье мы рассмотрим самое основное полупроводниковое устройство — диода .

Возможно, вы уже слышали, что «Диоды — это полупроводниковые устройства с двумя клеммами, которые проводят только в одном конкретном направлении, позволяя току проходить через них…», но почему? И какое это имеет отношение к нам при разработке схемы? Каковы различных типов диодов и в каком приложении мы должны их использовать? Держитесь за вас, и вы получите ответы на все эти вопросы, когда будете читать эту статью.

Что такое диод?

Давайте начнем с ответа на самый основной вопрос. Что такое диод ?

Диод, как я уже говорил ранее, представляет собой полупроводниковый цилиндрический компонент с двумя выводами. Существует много типов диодов , но наиболее часто используемый показан ниже.

Два терминала названы как Анод и Катод , мы перейдем к символу и узнаем, как идентифицировать клеммы позже, но сейчас просто помните, что любой диод будет иметь только две клеммы (по крайней мере, большинство из них) и это анод и катод.Другое золотое правило с диодами заключается в том, что они позволяют току проходить через них только в одном направлении — от анода к катоду. Это свойство диода делает его полезным во многих приложениях.

Чтобы узнать, почему они ведут себя только в одном направлении, нам нужно посмотреть, как они построены. Диод изготавливается путем соединения двух одинаково легированных полупроводниковых материалов P-типа и полупроводниковых материалов N-типа. Когда эти два материала соединяются вместе, происходит что-то интересное, они образуют еще один небольшой слой между ними, называемый слоем истощения.Это происходит потому, что слой P-типа имеет избыточное отверстие, а слой N-типа имеет избыточные электроны, и они оба пытаются диффундировать друг в друга, образуя блокировку с высоким сопротивлением между обоими материалами, как на изображении, показанном ниже. Этот слой блокировки называется слоем истощения.

Этот слой обеднения (блокировка) должен быть разрушен, если ток должен протекать через диод. Когда положительное напряжение подается на анод, а отрицательное напряжение подается на катод, говорят, что диод находится в прямом смещенном состоянии.Во время этого состояния положительное напряжение будет накачивать больше дырок в область P-типа, а отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в область N-типа, что приводит к разрушению обедненного слоя, в результате чего ток протекает от анода к катоду. Это минимальное напряжение, необходимое для того, чтобы диод проводил в прямом направлении, называется прямым напряжением пробоя.

В качестве альтернативы, если отрицательное напряжение приложено к аноду и положительное напряжение приложено к катоду, говорят, что диод находится в состоянии обратного смещения.Во время этого состояния отрицательное напряжение будет накачивать больше электронов в P-тип, а материал N-типа будет получать больше дырок от положительного напряжения, что делает обедненный слой еще сильнее и, таким образом, не пропускает ток через него. Имейте в виду, что эти характеристики применимы только к идеальному (теоретическому) диоду, практически будет протекать небольшой ток даже в режиме с обратным смещением. Мы обсудим это позже.

Приведенная выше анимация иллюстрирует работу диода в цепи , есть две цепи, в которых мы пытаемся зажечь светодиод с батареей.В одном контуре диод смещен в прямом направлении, а в другом диод смещен в обратном направлении. Когда симуляция запущена, вы можете заметить, что только смещенный вперед диод пропускает ток, хотя при этом светящийся светодиод, а смещенный диод не пропускает ток через него.

Типы диодов, распиновка и символы

Теперь, когда мы поняли основы диодов, важно знать, что существуют различные типы диодов, каждый из которых имеет особое свойство и применение.В этой статье мы рассмотрим только три основных типа диодов: выпрямительный диод, стабилитрон и диод Шоттки. Изображение, клемма и символ всех диодов приведены в таблице ниже

Диод Тип	Распиновка	Символ
Выпрямительный Диод
стабилитрон
Диод Шоттки

Как показано в таблице, выпрямительный диод и диод Шоттки выглядят одинаково по внешнему виду, но диод Шоттки обычно больше по размеру, чем обычные диоды.С другой стороны, стабилитрон можно легко идентифицировать по его своеобразному оранжевому цвету и серой линии на нем, как показано в таблице выше.

Анодные и катодные выводы могут быть идентифицированы серой линией на диоде, контакт рядом с серой линией будет катодным. Аналогично с символами нижняя часть треугольника всегда будет анодом, а другая — катодом. Очень важно помнить об этом, так как он всегда считал себя понятным при интерпретации схемы подключения диода.

Диодная терминология и характеристики

Когда вы выбираете диод для своей схемы или пытаетесь понять работу диода в цепи, вы должны рассмотреть технические характеристики диода, которые можно найти в его спецификации. Чтобы понять, что на самом деле означают значения, давайте рассмотрим несколько часто используемых терминов.

Падение прямого напряжения (Vf): Когда диод работает в прямом смещенном состоянии, он пропускает ток через них.Во время этого состояния на диоде будет некоторое падение напряжения, которое называется прямым падением напряжения. Для идеального диода он должен быть как можно ниже.

Максимальный прямой ток (если): мы уже знаем, что диод будет позволять току течь через него, когда он смещен в прямом направлении, на то, какой максимальный ток, который может быть разрешен, определяется максимальным прямым током. Обычно следует убедиться, что этот ток больше, чем ток нагрузки вашей цепи.

Ток обратного пробоя (Vr): Хорошо, вот уловка. Я сказал вам, что диод не позволит току течь через него, когда он смещен в обратном направлении. Это верно, но не для всех значений напряжения. Таким образом, максимальное напряжение, до которого диод может выдержать пробой, называется обратным пробивным напряжением. Обычно значения такого напряжения будут очень высокими, например, если напряжение обратного пробоя составляет 500 В, диод не позволит току проходить через него в обратном смещенном состоянии, пока напряжение не превысит эти 500 В.

Обратный смещенный ток (Ir): Хотя это правда, что диод не позволит току течь, хотя в режиме с обратным смещением значение тока в идеале не будет равно нулю. Там будет очень маленький и незначительный (зависит от цепи) ток, который все еще течет через диод. Этот ток называется обратным смещенным током. Значение этого тока будет в диапазоне мА или даже в мкА. Для идеального диода значение этого тока должно быть как можно ниже.Ток называется током обратной утечки.

Время обратного восстановления: допустим, вы работаете с диодом в режиме прямого смещения, а затем переключите его в режим обратного смещения, изменив полярность напряжения. Теперь диод не остановится внезапно, потребуется некоторое время, чтобы заблокировать протекание тока через него. Это время называется временем обратного восстановления.

Характеристики клеммной колодки (I-V)

диода перехода: Есть и другие параметры, такие как рассеиваемая мощность, тепловое сопротивление и т. Д.связано с диодом. Эти значения также можно найти в техническом описании диода. Чтобы узнать больше о диоде, давайте посмотрим на важный график диода, который представляет собой кривую зависимости тока от напряжения I-V. Кривая I-V идеального диода будет выглядеть примерно так.

Здесь в первом квадранте вы видите диод, работающий в режиме прямого смещения, а в третьем квадранте диод работает в области обратного смещения и области пробоя. Ось X графика показывает напряжение на диоде, а ось Y показывает ток через диод.В режиме прямого смещения вы можете заметить, что диод начинает проводить (разрешать ток) только тогда, когда напряжение на диоде (V _D) больше 0,5 В, это значение прямого напряжения диода для кремния диод это прямое напряжение может быть до 0,7 В, как показано на графике выше.

Во время обратного смещения напряжение на диоде находится в отрицательном потенциале, поэтому ток также отображается в отрицательном направлении. Здесь, как вы можете видеть, диод не позволяет току (кроме небольшого значения) течь через него, пока не будет достигнуто напряжение пробоя (V _BD).

Схемы применения

Диоды

имеют широкий спектр применения в зависимости от их свойств и типа. Давайте попробуем охватить наиболее важные области применения выпрямителя, стабилитрона и диода Шоттки с помощью их принципиальных схем.

Выпрямительный Диод

Выпрямительный диод a.k.a Common Diode — это наиболее часто встречающийся диод в любой цепи питания, будь то простой линейный источник питания или цепь SMPS. Как следует из названия, эти диоды используются для выпрямления в таких цепях, как двухполупериодный и полуволновой выпрямитель.Кроме того, они также используются в качестве диодов свободного хода в коммутационных системах и в цепях преобразователя.

Выпрямительная схема

Выпрямительные диоды используются как в полуволновых, так и в двухполупериодных выпрямительных диодах. Давайте посмотрим на схему выпрямителя полуволны для простоты. Принципиальная электрическая схема и график для полуволнового выпрямителя показаны ниже

Источник входного напряжения Vs является синусоидальной волной переменного тока со среднеквадратичным напряжением 220 В.Эта волна переменного тока может быть исправлена с помощью одного диода. Как показано на графике во время положительного полупериода, диод смещен в прямом направлении, и, следовательно, выходное напряжение присутствует на нагрузке, а ток течет в положительном направлении. Но во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении, и, следовательно, ток не достигает нагрузки, а выходное напряжение остается равным 0 В, как показано на графике выше. Таким образом, ток всегда может течь только в одном направлении и, следовательно, преобразовывать переменный ток в постоянный.

Конечно, эта схема имеет много недостатков, таких как выходное напряжение не является равномерным и практически не используется. Но теперь, когда у вас есть идея, вы можете рассмотреть полные мостовые выпрямители, которые имеют четыре диода и обычно используются в цепях линейного регулятора. Кроме того, цепь выпрямителя будет иметь конденсатор на конце, чтобы фильтровать пульсации, если вы хотите узнать больше о конденсаторе, прочитайте введение в статью о конденсаторе.

стабилитрон

Стабилитрон широко используется в двух цепях, одна из которых является стабилизатором напряжения, а другая — схемой защиты от перенапряжения.Стабилитрон имеет две важные оценки, которые нужно искать, это напряжение Зенера и Мощность. Общие доступные значения диодов: 3,9 В, 4,7 В, 5,1 В, 6,8 В, 7,5 В и 15 В

В приведенной ниже схеме входное напряжение может варьироваться от 0 до 12 В, но выходное напряжение никогда не будет превышать 5,1 В, поскольку обратное напряжение пробоя (напряжение Зенера) стабилитрона составляет 5,1 В. Когда входное напряжение меньше 5,1 В, выходное напряжение будет равно входному напряжению, но когда оно превысит 5.1 В выходное напряжение будет регулироваться до 5,1 В.

Это свойство схемы может быть использовано для защиты выводов АЦП (схема защиты от перенапряжения), которые имеют напряжение 5 В, поскольку на контакте может считываться напряжение от 0 до 5 В, но если оно превышает 5 В, стабилитрон не допустит превышения напряжения. Точно так же ту же схему можно использовать для регулирования 5,1 В для нагрузки, когда входное напряжение высокое. Но ограничение тока очень меньше для такой схемы.

При проектировании схемы с стабилитроном важно учитывать резистор стабилитрона.Этот резистор используется для ограничения тока через стабилитрон, защищая его от нагревания и повреждения. Значение резистора Зенера зависит от напряжения Зенера и номинальной мощности стабилитрона. Формула для расчета резистора стабилитрона серии Rs показана ниже

Для стабилитрона 1N4734A значение Vz составляет 5,9 В, а Pz — 500 мВт, теперь при напряжении питания (Vs) 12 В значение Rs будет

рупий = (12-5,9) / из

Из = Pz / Vz = 500 мВт / 5.9 В = ~ 85 мА

Следовательно, Rs = (12-5,9) / 85 = 71 Ом

рупий = 71 Ом (приблизительно)

Диод Шоттки

также используется в схемах защиты, таких как схема защиты от обратной полярности, из-за низкого падения прямого напряжения. Давайте посмотрим на общую схему защиты от обратной полярности

Когда Vcc и Земля подключены в правильной полярности, диод проводит в прямом направлении, и НАГРУЗКА получает питание.Преимущество здесь заключается в том, что прямое падение напряжения на диоде, например, около 0,04 В меньше, чем на 0,7 В диода выпрямителя. Таким образом, на диоде не будет большой потери мощности, также диод Шоттки может пропускать больший ток, чем обычный диод, и он также имеет более высокую скорость переключения, следовательно, может использоваться в высокочастотной цепи. Теперь, когда я сказал это, у вас может возникнуть вопрос.

В чем разница между диодом Шоттки и обычным диодом?

Да, диод Шоттки имеет более высокую скорость переключения, низкие потери проводимости и более высокий прямой ток, чем обычный диод.Может показаться, что он превосходит обычный диод, но у него есть один существенный недостаток. То есть оно имеет низкое обратное напряжение пробоя, из-за этой функции его нельзя использовать в цепях выпрямителя, поскольку в цепях выпрямителя всегда будет высокое обратное напряжение, возникающее на нем во время переключения.

Специальные диоды

Помимо широко используемых диодов типов Rectifier, Zener и Schottky , существуют и другие специальные диоды, которые имеют специальное применение и позволяют быстро проходить через них.

LED: Да, светодиод, как следует из названия, является диодом. Вы должны быть уже знакомы с этими вещами, поскольку они обычно обнаруживаются и используются. Опять же, есть много типов светодиодов, но 5-миллиметровый круглый светодиод является наиболее заметным.

Мостовой выпрямитель
: Как мы знаем, выпрямительный диод используется в цепи выпрямителя, а для полной мостовой выпрямительной схемы нам понадобится четыре диода, соединенных упорядоченным образом. Сама эта установка доступна в комплекте с выпрямительным диодом.RB156 является одним из таких примеров.
Фотодиод
: Фотодиод — это диод, который пропускает ток, хотя и зависит от падающего на него света. Он используется в качестве датчика для обнаружения света, его обычно можно найти в линейном повторителе, роботах, избегающих препятствий, и даже в качестве счетчика объектов или датчика скорости. Вы можете узнать больше о фотодиодах по этой ссылке.
Лазерный диод: Лазерный луч также является типом диода, похожего на светодиод. Они имеют аналогичное свойство диода, но в режиме прямого смещения они излучают свет с падением напряжения на них, действуя как нагрузка.Лазерный диод 650 нм является наиболее распространенным лазерным диодом.
TVS-диод. Другим важным специальным типом диодов является TVS-диод, который обозначает ограничитель переходного напряжения. Это специальный тип диода, который обычно используется в цепях электропитания, чтобы справиться с пиками напряжения, чтобы защитить цепь. Эти диоды также называются диодами или тиристорами.
Варакторные диоды. В качестве переменных конденсаторов используются диоды.Когда этот диод работает в режиме обратного смещения, можно управлять шириной области обеднения, что делает его конденсатором. Эти диоды также называются диодами Varicap и обычно используются в радиочастотных цепях.
различных типов диодных пакетов
Теперь, когда мы изучили все основы диодов, я считаю, что теперь вы можете выбрать диод, необходимый для вашей схемы. Но пока что мы видели один диод сквозного отверстия, который обычно доступен и хорош для прототипов, но в большинстве продуктов вы не найдете этих пакетов с отверстиями.Существует много различных типов диодных пакетов, которые мы сейчас обсудим.
Сквозное отверстие
Это наиболее часто используемые, которые подходят для макетов и перфорированных досок. Эти пакеты называются DO-7, DO-35, DO-41, DO-204 и т. Д., Из которых DO-41 является наиболее распространенным. Эти пакеты также называются осевыми свинцовыми диодами .

Стили для поверхностного монтажа
В большинстве готовых к производству конечных продуктов используются SMD компонентов.Они дешевле, чем дыра, и имеют небольшой форм-фактор. SOD-323, SOD-523, SOD-123 SOD-80C являются одними из популярных диодных SMD-пакетов. В большинстве проектировщиков силовых цепей все еще используются сквозные отверстия, поскольку они имеют высокую токовую емкость и меньше проблем с электромагнитными помехами, поэтому SMD обычно предпочтительнее в цифровых цепях.
3-контактное крепление для болтов
Существует также три специальных клеммных диода, которые используются в передовых приложениях, таких как космическая промышленность.Они имеют высокий ток и возможность переключения. Их можно найти в упаковках TO-64, TO-208, TO-254. Промежуточная щель между ними позволяет прикрепить их к корпусу мойки, они также называются крепежными диодами.

.
диодов ＜ Типы диодов ＞ | Основы электроники
Выпрямительный диод
(REC): структура и характеристики
Структура Символ Приложения ・ Характеристики
Используется для выпрямления (то есть первичная сторона блока питания)
Преимущественно класс 1A и выше, высокое напряжение пробоя (400 В / 600 В)
Выпрямительные диоды
, как следует из их названия, предназначены для выпрямления общих частот переменного тока.Выпрямление в основном включает в себя преобразование из переменного тока в постоянное и может включать в себя высокие напряжения и токи. Эффективность преобразования может сильно различаться в зависимости от рабочей частоты и условий. Таким образом, предлагаются различные типы, включая модели с низким V _F (прямое напряжение), высокоскоростное переключение и модели с низким уровнем шума.
Configuration Конфигурация выпрямительной цепи］
Коммутационный диод
(SW): структура и особенности
Структура Символ Приложения ･ Характеристики
Идеально подходит для различных коммутационных приложений
Скорость переключения: короткое время обратного восстановления trr
Эти диоды обеспечивают коммутацию.Подача напряжения в прямом направлении приведет к току (ВКЛ). И наоборот, подача напряжения в обратном направлении остановит протекание тока. Переключающие диоды обычно характеризуются более коротким временем обратного восстановления (trr), что приводит к лучшей производительности переключения.
Включить Выключить
>
Что такое обратное время восстановления (trr)?
Время обратного восстановления trr относится ко времени, которое требуется переключающему диоду для полного выключения из состояния ВКЛ.Как правило, электроны не могут быть остановлены сразу после выключения работы, что приводит к некоторому току, протекающему в обратном направлении. Чем выше этот ток утечки, тем больше потери. Однако время обратного восстановления можно сократить за счет диффузии тяжелых металлов, оптимизации материала или разработки FRD (диодов быстрого восстановления), которые подавляют звон после восстановления.
Ключевые точки
трр означает время, за которое ток исчезает после переключения напряжения в противоположном направлении.
Более короткое значение trr означает меньшие потери и более высокие скорости переключения
Барьерные диоды Шоттки (SBD): структура и особенности
Структура Символ Приложения ･ Характеристики
Используется для выпрямления вторичного источника питания
Низкое V _F (малые потери), большое I _R
Быстрая скорость переключения
В отличие от обычных диодов, которые обеспечивают характеристики диодов через переход PN (полупроводник-полупроводник), барьерные диоды Шоттки используют барьер Шоттки, состоящий из перехода металл-полупроводник.Это приводит к значительно более низким характеристикам V _F (прямое падение напряжения) по сравнению с диодами с PN-переходами, что обеспечивает более высокие скорости переключения. Однако одним недостатком является больший ток утечки (I _R), что делает контрмеры необходимыми для предотвращения теплового разгона.
SBD
, которые часто используются для выпрямления вторичного источника питания, имеют характеристики, которые могут сильно различаться в зависимости от типа используемого металла. ROHM предлагает широкую линейку ведущих SBD, в которых используются различные металлы.
RB ** 1 серия low V _F тип
RB ** 0 серия низкая I _R тип
ROHM предлагает серии RB ** 8 диодов ультранизкого уровня I _R для автомобильной промышленности
Ключевые точки
Типы
Low V _F и I _R могут быть достигнуты простым изменением типа металла.
Тепловой побег
Барьерные диоды Шоттки чувствительны к чрезмерному выделению тепла при большом потоке тока.В результате сочетание высокой температуры с увеличением I _R (ток утечки) может привести к повышению температуры корпуса и окружающей среды. Следовательно, реализация неправильного теплового проекта может привести к тому, что количество выделяемого тепла превысит количество рассеиваемого, что может привести к увеличению тепловыделения и тока утечки и в конечном итоге привести к повреждению. Это явление называется «тепловым побегом».
Ключевые точки
Высокие температуры окружающей среды могут стать причиной теплового разгона
Стабилитрон
(ZD) ： Структура и особенности
Структура Символ Приложения ・ Характеристики
Используется в цепях постоянного напряжения
Защищает микросхемы от повреждений в результате скачков тока и ESD
Генерирует постоянное напряжение, когда напряжение подается в обратном направлении.
Стабилитроны
обычно используются в цепях постоянного напряжения для обеспечения постоянного напряжения, даже если ток колеблется, или в качестве элементов защиты от импульсных токов и электростатических разрядов.В отличие от стандартных диодов, которые используются в прямом направлении, стабилитроны предназначены для использования в обратном направлении. Напряжение обратного пробоя стабилитрона называется напряжением стабилитрона V _Z, а значение тока в это время называется током стабилитрона (I _Z). В последние годы, в связи с продолжающейся миниатюризацией и повышением производительности электронных устройств, возникла необходимость в более совершенных защитных устройствах, что привело к появлению диодов TVS (подавление переходного напряжения).
Ключевые точки
Только диоды Зенера работают в обратном направлении
высокочастотных диодов (PIN-диодов): структура и особенности
Что такое диодная емкость (C _т)
Количество накопленного заряда внутри при подаче обратного смещения называется емкостью диода (C _t). Электрически нейтральный обедненный слой формируется путем заполнения собственного слоя, созданного между слоями P и N, носителями заряда (дырками и электронами).Слой истощения действует как паразитный конденсатор, емкость которого пропорциональна площади PN-соединения и обратно пропорциональна расстоянию d. Расстояние определяется концентрацией слоев P и N. Подача напряжения на диод приведет к увеличению обедненного слоя и уменьшению C _t. Требуемое значение Ct будет варьироваться в зависимости от применения.
［При подаче обратного напряжения］
Ключевые точки
Чем шире слой обеднения (и больше расстояние), тем ниже емкость C _t.
диодов к странице продукта
ROHM использует оригинальные передовые технологии, чтобы предложить широкую линейку диодов. Кроме того, передовые знания в области малосигнальных диодов и диодов средней и высокой мощности позволили разработать высококачественные диоды Шоттки и диоды с быстрым восстановлением.
,
Обзор различных типов диодов и их применения
Диод — это двухполюсное электрическое устройство, которое позволяет передавать ток только в одном направлении. Диод также известен своей однонаправленной токовой характеристикой, где допустим электрический ток течь в одном направлении. В основном, диод используется для выпрямления сигналов, в радиодетекторах или в источниках питания. Они также могут использоваться в различных электрических и электронных цепях, где требуется «односторонний» результат диода.Большинство диодов сделаны из полупроводников, таких как Si (кремний), но иногда также используется Ge (германий). Иногда полезно обобщить, что существуют различные типы диодов. Некоторые из типов могут перекрываться, но могут быть полезны различные определения, чтобы сузить поле и предложить обзор различных типов диодов.
Различные типы диодов
Существует несколько типов диодов, доступных для использования в дизайне электроники, а именно; диод обратного направления, диод BARITT, диод Ганна, лазерный диод, светодиоды, фотодиод, PIN-диод, PN-переход, диоды Шоттки, шаговый восстановительный диод, туннельный диод, варакторный диод и стабилитрон.

Различные типы диодов
Обратный диод
Этот тип диодов также называется задним диодом и широко не используется. Обратный диод — это диод с PN-переходом, аналогичный туннельному диоду. Он находит несколько специальных приложений, в которых могут использоваться его специфические свойства.
Обратный диод
BARITT Diode
Краткосрочный срок использования этого диода Барьерный диод времени перехода — это диод BARITT.Это применимо в микроволновых приложениях и позволяет много сравнений с более широко используемым диодом IMPATT. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже для BARRITT Diode
Диод Ганна
Диод Ганна представляет собой PN-диод, этот вид диодов представляет собой полупроводниковое устройство с двумя клеммами. Как правило, он используется для получения микроволновых сигналов. Ниже приведена ссылка на работу, характеристики и применение диода Ганна.
Gunn Diode
Laser Diode
Лазерный диод не похож на обычный светодиод (светодиод), потому что он генерирует когерентный свет.Эти диоды широко используются во многих приложениях, таких как DVD, CD-приводы и лазерные указатели для PPT. Хотя эти диоды недорогие, чем другие типы лазерных генераторов, они намного дороже, чем светодиоды. Они также имеют частичный срок службы. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже: Как сделать лазерную указку

Лазерный диод
Светоизлучающий диод
Термин «светодиод» обозначает светодиод, является одним из самых стандартных типов диода.Когда диод подключен в прямом смещении, то ток проходит через переход и генерирует свет. Есть также много новых светодиодных разработок, которые меняются, они являются светодиодами и OLED. См. Ссылку ниже: Источники света на СИД
Светоизлучающий диод
Фотодиод
Фотодиод используется для обнаружения света. Обнаружено, что когда свет падает на PN-переход, он может создавать электроны и дырки. Как правило, фотодиоды работают в условиях обратного смещения, когда даже небольшое количество протекающего из-за света потока может быть просто замечено.Эти диоды также могут быть использованы для производства электроэнергии. Ниже приведена ссылка на принцип работы фотодиода и его характеристики.
Фотодиод
PIN-диод
Этот тип диода отличается своей конструкцией. Он имеет стандартные области P-типа и N-типа, но область между двумя областями, а именно собственный полупроводник, не имеет легирования. Область собственного полупроводника имеет эффект увеличения площади области обеднения, что может быть полезным для приложений переключения.Пожалуйста, перейдите по ссылке ниже для получения информации об основах работы с PIN-диодами и их применении.
PIN-диод
PN-диод перехода
Стандартный PN-переход можно рассматривать как обычный или стандартный тип диода, который используется сегодня. Эти диоды могут быть сигналами небольшого типа для использования в РЧ (радиочастоте) или других слаботочных приложениях, которые можно назвать сигнальными диодами. Другие типы могут быть запланированы для приложений высокого напряжения и высокого тока и обычно называются выпрямительными диодами.Ниже приведена ссылка на теорию PN-переходных диодов и характеристики VI
PN-переходник
Диод Шоттки
Диод Шоттки имеет более низкое прямое падение напряжения, чем обычные диоды Si-PN-переходов. При малых токах падение напряжения может составлять от 0,15 до 0,4 В, в отличие от 0,6 В для Si-диода. Для достижения этих характеристик они разработаны по-другому по сравнению с обычными диодами, имеющими контакт металла с полупроводником. Эти диоды широко используются в выпрямительных, зажимных диодах, а также в радиочастотных устройствах.См. Ссылку ниже для работы и применения диодов Шоттки.
Диод Шоттки
. Диод с шаговым восстановлением
. Эти диоды зависят от диода, который имеет очень быструю характеристику отключения для своей работы.
Шаговый диод восстановления
Туннельный диод
Туннельный диод используется для микроволновых применений, где его характеристики превосходят характеристики других устройств того времени.Пожалуйста, обратитесь по ссылке ниже для туннельной диодной цепи с эксплуатацией и ее применениями.
Туннельный диод
Varactor Diode или Varicap Diode
Варакторный диод является одним из видов полупроводниковых микроволновых полупроводниковых устройств, и он используется там, где выбирается переменная емкость, которая может быть достигнута путем управления напряжением. Эти диоды также называются варикозными диодами. Даже при том, что o / p переменной емкости может быть продемонстрировано обычными диодами PN-перехода.Но этот диод выбран для того, чтобы дать предпочтительные изменения емкости, так как это разные типы диодов. Эти диоды точно разработаны и улучшены таким образом, что они допускают большой диапазон изменений емкости. Пожалуйста, обратитесь по ссылке ниже для работы Varactor Diode и его приложений.

Varactor диод стабилитрон
Стабилитрон используется, чтобы обеспечить стабильное опорное напряжение. В результате он используется в огромных количествах. Он работает в режиме обратного смещения и обнаружил, что при достижении определенного напряжения он выходит из строя.Если поток тока ограничен резистором, он активирует стабильное напряжение, которое будет генерироваться. Этот тип диода широко используется для предоставления опорного напряжения в источниках питания. Пожалуйста, обратитесь к ссылке ниже для работы схемы диода Зенера и ее приложений.
Zener Diode
Таким образом, это все о различных типах диодов и их использовании. Мы надеемся, что у вас есть лучшее понимание этой концепции или для реализации электрических проектов, пожалуйста, дайте ваши ценные предложения, комментируя в разделе комментариев ниже.Вот вам вопрос, Какова функция диода?
.
Что такое диод? — диоды
Диод является самым простым полупроводниковым устройством. Вообще говоря, полупроводник представляет собой материал с различной способностью проводить электрический ток. Большинство полупроводников сделано из плохого проводника, к которому добавлены примеси (атомы другого материала). Процесс добавления примесей называется , легирование .
В случае светодиодов материал проводника обычно представляет собой алюминий-галлий-арсенид (AlGaAs).В чистом арсениде алюминия-галлия все атомы прекрасно связываются со своими соседями, не оставляя свободных электронов (отрицательно заряженных частиц) для проведения электрического тока. В легированном материале дополнительные атомы изменяют баланс, добавляя свободные электроны или создавая дыры, куда электроны могут попасть. Любое из этих изменений делает материал более проводящим.
Полупроводник с дополнительными электронами называется материалом N-типа , так как он имеет дополнительные отрицательно заряженные частицы.В материале N-типа свободные электроны перемещаются из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область.
Полупроводник с дополнительными отверстиями называется материалом P-типа , так как он эффективно имеет положительно заряженные частицы. Электроны могут перепрыгивать из дырки в дырки, переходя из отрицательно заряженной области в положительно заряженную область. В результате сами отверстия, кажется, перемещаются из положительно заряженной области в отрицательно заряженную область.
Диод состоит из секции материала N-типа, соединенной с секцией материала Р-типа, с электродами на каждом конце. Такое расположение проводит электричество только в одном направлении. Когда на диод не подается напряжение, электроны из материала N-типа заполняют отверстия в материале P-типа вдоль стыка между слоями, образуя зону обеднения. В зоне истощения полупроводниковый материал возвращается в свое первоначальное изоляционное состояние — все отверстия заполнены, поэтому нет свободных электронов или пустых пространств для электронов, и электричество не может течь.
Чтобы избавиться от зоны истощения, вы должны заставить электроны перемещаться из области N-типа в область P-типа и отверстия, движущиеся в обратном направлении. Для этого вы подключаете сторону N-типа диода к отрицательному концу цепи, а сторону P-типа к положительному концу. Свободные электроны в материале N-типа отталкиваются отрицательным электродом и притягиваются к положительному электроду. Отверстия в материале типа P перемещаются в другую сторону.Когда разность напряжений между электродами достаточно высока, электроны в зоне истощения выбрасываются из своих отверстий и снова начинают свободно двигаться. Зона истощения исчезает, и заряд движется через диод.
Если вы попытаетесь запустить ток другим способом, со стороной P-типа, подключенной к отрицательному концу цепи, и стороной N-типа, подключенной к положительному концу, ток не будет течь. Отрицательные электроны в материале N-типа притягиваются к положительному электроду.Положительные отверстия в материале P-типа притягиваются к отрицательному электроду. Ток через соединение не протекает, потому что дырки и электроны движутся в неправильном направлении. Зона истощения увеличивается. (См. Как работают полупроводники для получения дополнительной информации обо всем процессе.)
Взаимодействие электронов и дырок в этой настройке имеет интересный побочный эффект — он генерирует свет!
,
No related posts.

Структура	Символ	Приложения ・ Характеристики
		Используется для выпрямления (то есть первичная сторона блока питания) Преимущественно класс 1A и выше, высокое напряжение пробоя (400 В / 600 В)

Структура	Символ	Приложения ･ Характеристики
		Идеально подходит для различных коммутационных приложений Скорость переключения: короткое время обратного восстановления trr

Включить	Выключить
>

Структура	Символ	Приложения ･ Характеристики
		Используется для выпрямления вторичного источника питания Низкое V _F (малые потери), большое I _R Быстрая скорость переключения

Структура	Символ	Приложения ・ Характеристики
		Используется в цепях постоянного напряжения Защищает микросхемы от повреждений в результате скачков тока и ESD Генерирует постоянное напряжение, когда напряжение подается в обратном направлении.

Разное