1 – электрические отводы;

2 – металлический герметичный корпус;

3 – стеклянная трубка;

4 – стеклянный изолятор;

5 – p-n переход;

6 – вывод.

Плоскостные диоды довольно часто применяют в качестве выпрямительных диодов. Выпрямительные диоды бывают микроплоскостные (у которых поверхность кристалла составляет доли квадратного миллиметра) и макроплоскостные (у которых поверхность кристалла может достигать нескольких квадратных сантиметров), поэтому токи у этих диодов могут быть от десятков долей Ампера до тысяч Ампер.

2. 1.2.1. Стабилитрон.

Стабилитрон – полупроводниковый диод, который имеет ВАХ, в области электрического пробоя практически не зависящую от обратного напряжения.

Стабилитрон предназначен  для стабилизации постоянного напряжения при изменении тока нагрузки устройства или изменении входного напряжения.

Параметры стабилитрона:

1)  I_ст.мин. – минимальный ток стабилизации, обусловленный начальным участком прямолинейной характеристики.

2)   I_{ст.макс.} – максимальное значение тока стабилизации, обусловленное тепловым пробоем p-n перехода.

3)  U_ст – напряжение стабилизации.

4)  R_д – динамическое сопротивление стабилизации.

5)  T_KU – температурный коэффициент напряжения, показывает приращение напряжения относительно приращения температуры.

2.1.2.2. Туннельный диод.

Туннельный диод. Изготавливается из сильнолегированного кремния или арсенида галлия. По конструкции данный диод практически не отличается от других плоскостных диодов и имеет следующую характеристику:

Принцип работы данного диода основан на туннельном эффекте, заключающимся в наличии отрицательного дифференциального сопротивления на втором участке характеристики.

Таким образом, на данном участке ВАХ положительное приращение напряжения сопровождается отрицательным приращением тока. На третьем участке ВАХ диод практически не отличается от подобных ему диодов. На участке четыре, при обратном включении, наблюдается резкий рост тока уже при незначительном обратном напряжении, т.е. проводимость при обратном включении очень высока.

2.1.2.3. Обращенный диод.

Обращенный диод предназначен для выпрямителей очень малых напряжений при прямом включении. Изготавливается на основе сильнолегированных полупроводников с критической концентрацией примесей и является разновидностью туннельных диодов.

Применяется в микроэлектронике, в выпрямительных устройствах. Прямая ветвь характеризуется незначительным приростом прямого тока на начальном участке и резком возрастании на втором участке. Данный участок характеризуется электрическим пробоем. Обратная ветвь сопровождается резким увеличением тока даже при незначительном обратном напряжении.

2.1.2.4. Варикап.

Варикап — диод, у которого ёмкость p-n перехода зависит от величины приложенного обратного напряжения.

Как видно из графика, с увеличением приложенного обратного напряжения, ёмкость варикапа падает, что обеспечивает возможность использовать его в качестве регулируемой ёмкости. Характеризуется

              С (5…..100 пкФ)

Используется в электронных устройствах дистанционного управления или автоматической подстройки частоты (АПЧ).

2.1.2.5. Магнитодиод.

Для измерения магнитного поля в качестве активных элементов используют магнитодиоды, у которых обратное напряжение будет зависеть от величины магнитного поля, в которое помещен магнитодиод.

2.1.2.6. Тензодиод.

Диод, в котором механическое воздействие на его корпус преобразуется в электрический сигнал.

2.1.2.7. Оптоэлектронные диоды.

К оптоэлектронным диодам относятся светодиоды, фотодиоды.

Диоды, в который осуществляется принцип оптического взаимодействия с кристаллом полупроводника

2.2. Параметрический стабилизатор напряжения.

Для питания электрической аппаратуры помимо выпрямительных устройств используют стабилизирующие устройства, которые позволяют поддерживать необходимое выходное напряжение на одном и том же уровне при изменениях входного напряжения или тока нагрузки.

R_б – балластное сопротивление;

VD – стабилитрон;

R_н – сопротивление нагрузки;

I – входной ток;

I_н – ток нагрузки;

I_VD – ток стабилитрона.

Дестабилизирующими факторами при работе аппаратуры являются входное напряжение и ток нагрузки. Параметрический стабилизатор осуществляет стабилизацию в обоих случаях.

В параметрическом стабилизаторе стабилитрон выполняет роль резистора, на котором имеется падение напряжения, изменяющееся при изменении входного напряжения или тока нагрузки. Работа стабилизатора связана с составным уравнением данной схемы:

На графике наносятся ВАХ стабилитрона и «опрокинутая» характеристика балластного сопротивления.

Балластное сопротивление выбирается таким образом, чтобы его характеристика проходила приблизительно через середину прямолинейного участка ВАХ (точка А).

При любых изменениях входного напряжения, например от U_вх1 до U_вх2 характеристика R_б переместится параллельно самой себе из точки А в точку А` при этом напряжение стабилизации изменится на ΔU (→0)

ΔU= U_ст1 – U_ст2

В результате, в соответствии с составным уравнением данной схемы изменится величина входного тока от значения I₁ до значения I₂ , а соответственно и падение напряжения R

Как видно их графика, в реальной ВАХ стабилитрона U_ст незначительна.

Входное напряжение можно изменять в диапазоне, лежащем от значения, соответствующего току I_ст.мин. до I_{ст.макс.}

Стабилизатор характеризуется параметрами:

1.  К_ст. – коэффициент стабилизации;

2.  R_стаб. – внутреннее сопротивление стабилизатора;

3.  η – КПД стабилизатора (η~0,3 или 30%)

6 основных типов диодов и принцип их работы | ASUTPP

Без преувеличения можно утверждать, что бурное развитие радиоэлектроники началось с момента изобретения диода. Первыми на свет появились вакуумные диодные лампы.

Но их очень быстро вытеснили полупроводниковые диоды, которые оказались экономичнее, а главное – они открыли путь к миниатюризации электронных устройств. Учитывая популярность этих полупроводников, рассмотрим 6 основных типов диодов и принцип их работы.

Строение полупроводникового диода и принцип действия

Диод состоит из двух разных полупроводников: n-типа и p-типа, к которым подсоединены электроды – анод и катод. Вся эта конструкция заключена в металлический, стеклянный или в пластиковый корпус.

Благодаря тому, что полупроводники обладают разными типами проводимостей (электронная и дырочная) они при контакте образуют зону p-n перехода (Рис. 1). С одной стороны скапливаются положительный ионы, а с другой – электроны.

Рисунок 1. Распределение зарядов в n-p переходе

Если катод подсоединить к негативному полюсу источника питания, а анод к позитивному, то под действием ЭДС произойдёт рекомбинация дырок в зоне с n-проводимостью и нейтрализация электронов в зоне с p-проводимостью.

Барьер, между двумя полупроводниками разрушится и цепь замкнётся. То есть, устройство пропустит ток от катода к аноду (на самом деле электроны устремятся к плюсовой клемме). Схема процесса изображена на рисунке 2 а.

При обратном напряжении (рис. 2 б) зона p-n перехода только усилится. Ток не потечёт. Диод при таком подключении будет находиться в закрытом состоянии. На этом принципе построена работа всех выпрямительных (силовых) радиодеталей.

Рисунок 2

Выпрямительные диоды

Данный тип электронных вентилей чаще всего встречается в блоках питания различных устройств. Диодные мостики на их основе служат для преобразования синусоидального тока в постоянный.

Рисунок 3. Выпрямительный диод большой мощности

В зависимости от типов применяемых полупроводниковых материалов, степени насыщения их различными донорами и акцепторами, полупроводники могут менять свои свойства. Это позволило создавать различные типы полупроводниковых изделий с необходимыми параметрами.

Стабилитроны

Диод, который обладает высокой проводимостью при заданном напряжении, называется стабилитроном. При достижении уровня напряжения стабилитрона, он открывается и пропускает ток почти без сопротивления. Как только разница потенциалов упадёт до заданного минимума, стабилитрон закроется и отсечёт поток электронов.

Данное свойство используется для стабилизации напряжения в электронных устройствах. Отсюда и название – стабилитрон. Один из наиболее часто встречающихся стабилитронов изображён на рис. 4.

Рисунок 4. Стабилитрон

Туннельные диоды

Благодаря множеству присадок образуется узкий p-n переход, способствующий пропускать ток в обе стороны. Это свойство отличает его от других типов вентилей. На схемах радиодетали данного типа изображаются так, как показано на рис. 5.

Рисунок 5. Туннельный диод

Варикапы

Разновидность диодов с переменной ёмкостью называют варикапами. Барьерная ёмкость этих радиодеталей зависит от обратного напряжения.

Их применяют для настройки частот генераторов, управляемых напряжением. Обозначение на схемах показано на рис. 6.

Рисунок 6. Обозначения варикапов на схемах

Светодиоды

Их ещё называют СИД или LED. (рис. 7). Эти диоды, при подаче на электроды прямого напряжения, излучают холодный свет в разных спектрах. Сегодня LED-освещение активно вытесняет традиционные источники света.

Рисунок 7. Светодиод

Фотодиод

Проводимость проводников данного типа управляется световым потоком. В темноте свойства фотодиода такие же, как в обычного вентиля. Обратный ток прямо пропорционален уровню освещения, в т. ч. инфракрасного. Применяется в качестве датчика, принимающего сигналы от пульта дистанционного управления.

Рисунок 8. Фотодиод

Какими бывают 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.

энциклопедия киповца

Классификация и условно-графические обозначения диодов:

Направление стрелки на условно-графическом обозначении

 совпадает с направлением прямого тока

Выпрямительные диоды — диоды, в которых используется такое свойство p-n перехода, как односторонняя проводимость (прямая проводимость в тысячи раз больше обратной). Применяются для выпрямления переменного тока.

Стабилитроны - диоды с участком резко выраженного электрического пробоя при обратном напряжении. Применяются для стабилизации напряжения.

Варикапы — диоды, емкость которых изменяется в зависимости от приложенного напряжения. Применяются в качестве элементов с электрически управляемой ёмкостью.

СВЧ-диоды — диоды, имеющие малые значения паразитных индуктивности и ёмкости, что позволяет использовать их в СВЧ технике.

Обращенные диоды — это туннельные диоды без участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением и имеющие инверсную вольтамперную характеристику с точки зрения выпрямительных диодов, то есть высокую проводимость при приложенном обратном напряжении и малую при прямом. Высокая нелинейность вольтамперной характеристики при малых напряжениях вблизи нуля (порядка микровольт) позволяет использовать обращенные диоды для детектирования слабых сигналов в СВЧ-технике.

Туннельные диоды — диоды, имеющие вольтамперную характеристику с участком отрицательной проводимости, на котором с ростом прямого напряжения прямой ток уменьшается.

Светодиоды - диоды, которые при пропускании прямого тока излучают фотоны в видимой или инфракрасной области спектра.

Фотодиоды — диоды, которые при большой освещенности могут служить источниками электрической энергии.

Туннельные и обращенные диоды | Основы электроакустики

Параметры туннельных диодов делят на три группы. В первую группу входят параметры, определяющие режим работы диода:

• пиковый (максимальный) ток Iп и ток впадины Iв (минимальный ток) прямой туннельной ветви ВАХ;
• напряжения Ua и Uв, соответствующие точкам максимума и ми­нимума характеристики;
• отношение пикового тока Iп к току впадины IВ, характеризую­щее протяженность падающего участка вдоль оси токов;
• напряжение раствора UР на инжекционной ветви, соответству­ющее пиковому току в точке максимума;
• отрицательное сопротивление — дифференциальное сопротивле­ние Гдиф на падающем участке ВАХ.

Во вторую группу входят параметры, характеризующие частотные свойства диодов:

• проходная емкость Сд — суммарная емкость перехода и корпуса при заданием напряжении смещения;
• индуктивность Lд обусловленная выводами и деталями кор­пуса прибора;
• сопротивление потерь Rп в объеме полупроводника на контактах
• и выводах диода;
• максимальная частота fмакс, до которой активная составляющая полного сопротивления эквивалентной схемы диода ос­тается отрицательной: 

  При амплитуде импульса обратного тока диодов АИ101А, Б — 30 мА, АИ101В, Д — 40 мА и АИ101Е, И — 80 мА. В третью группу входят параметры предельных режимов: мак­симально допустимые значения постоянного или среднего токов и напряжений Iпр макс, Uпр маке, Iобр макс, Uовр-макс, а также мощности рмакс и мощности в импульсе заданной длительности Ри.макс. Действие обращенных диодов основывается на исполь­зовании обратной пробойной ветви ВАХ при туннельном механизме пробоя. Переход диода изготовляется из высоколегированного, но не вырожденного материала. Обратная ветвь ВАХ диода имеет большую кривизну, чем прямая ветвь, и используется более эффективно вместо прямой для детекторов, смесителей, умножите­лей электрических колебаний. Поскольку поменялись роли (места) прямой и обратной ветвей ВАХ, диоды называют обращенными.

Параметрами обращенных диодов являются:

• прямой ток IПр при заданном прямом напряжении Uпр;
• обратное напряжение Uовр при заданном обратном токе IОБР;
• Максимально допустимые прямой IПр макс U Обратный Iобр токи;
• допустимый пиковый ток Iп прямой ветви;
• емкость Сд при заданном обратном смещении.

Туннельные диоды АИ 101 (А, Б, В, Д, Е, И) применяются для работы в усилительных схемах и выпускаются в металлическом кор­пусе  массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +85°С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 97.

Туннельные диоды АИ201 (В, Г, Е, Ж, И, К, Л) применяются для работы в схемах генераторов и выпускаются в металлокерами-ческом корпусе массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +85 С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 98.

Туннельные диоды АИ301 (А, Б, В, Г) применяются для работы в переключающих схемах и выпускаются в металлическом корпусе массой 0,15 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до + 70°С. Электрические параметры диодов приведены в табл. 99.

Таблица 98

·         При амплитуде импульса обратного тока диодов АИ201В, Г, Е, — 100 мА, АИ201Ж, И, К, Л — 200 мА.  

Таблица 99

Туннельные диоды ГИ304 (А, Б) ГИ305 (А, Б), ГИ307А приме­няются для работы в импульсных схемах и выпускаются в металло-стеклянном корпусе массой 0,1 г, с диапазоном рабочих температур от — 60 до +70 °С. Электрические параметры диодов при­ведены в табл. 100. Таблица 100 

* При прямом токе 2 мА.

Обращенные диоды ГИ401 (А, Б) применяются для работы в смесителях, детекторах и вычислительных устройствах и выпускают­ся в металлостеклянном корпусемассой 0,07 г, с диапа­зоном рабочих температур от — 55 до -г-70°С. Электрические пара­метры приведены в табл. 101. 

Таблица 101 

Обращенные диоды АИ402 (Б, Г, Е, И) применяются в смеси­телях, детекторах и вычислительных устройствах и выпускаются в металлокерамическом корпусе массой 0,5 г, с диапазо­ном рабочих температур от — 60 до+85°С. Электрические парамет­ры диодов приведены в табл. 102. 

Таблица 102 

Выпрямительные диоды.

  Диоды отечественные  

Общие сведения

Содержание

Предисловие

Классификация полупроводниковых диодов

Система условных обозначений диодов малой мощности

Система условных обозначений силовых диодов

Условные графические обозначения диодов (ГОСТ 2.730-73)

Термины, определения и буквенные обозначения параметров

Основные стандарты на полупроводниковые диоды

Предисловие

        Несмотря на интенсивное развитие микроэлектроники, дискретные полупроводниковые приборы, и в частности различные группы диодов, находят широкое применение в радиоэлектронной аппаратуре. Отечественной промышленностью выпускается различные виды диодов широкой номенклатуры, которая постоянно пополняется.

        В справочнике приведены параметры и предельные электрические режимы эксплуатации диодов. Кратко изложены принципы работы диодов, система их классификации. Приведены их условные графические и буквенные обозначения, даны определения электрических параметров. Приведены их типовые характеристики, дающие представления о характере изменения параметров и режимов от условий применения приборов.

        Для удобства поиска все диоды разделены по функциональному назначению и выделены в таблицы. Табличный способ представления справочных данных позволяет использовать настоящий справочник при создании автоматизированных баз данных по полупроводниковым приборам.

        Справочник рассчитан на широкий круг радиолюбителей и может быть полезен специалистам, занимающихся разработкой, ремонтом и эксплуатацией радиоэлектронной и электротехнической аппаратуры, для предварительного выбора диодов при разработке различных схем применения.

Классификация полупроводниковых диодов

        Классификация современных полупроводниковых диодов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отображение в системе условных обозначений их типов и типономиналов.

        По мере возникновения новых видов и классификационных групп приборов развивалась и совершенствовалась система их условных обозначений, которая с 1964 г. трижды претерпевала изменения.

        В настоящее время в эксплуатации находится большое число диодов, имеющих различные обозначения и маркировку, хотя их функциональное обозначение одинаково. Необходимо отметить, что с самого начала разработок и производства диодов сложились две системы их условного обозначений, которые с определенными изменениями действуют и в настоящее время. Одна система распространяется на диоды малой мощности, применяемая (в основном) в различных цепях радиоэлектронной аппаратуры, другая — на силовые диоды, средний ток которых превышает 10 А, используемые в преобразователях электроэнергии.

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Маркировка SMD-светодиодов, виды, характеристики

Светодиод или светоизлучающий диод — полупроводниковый прибор с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании через него электрического тока в прямом направлении.

Освещение – важное условия для работы и комфорта человека. Долгое время применялись в качестве источников света лампы накаливания, потом люминесцентные лампы, для мощных прожекторов и фонарей использовали галогеновые лампы, ДРЛ и ДНаТ.

В XXI веке произошла смена поколений осветительных приборов, и рынок более чем на половину занимают светодиодные светильники, их часто называют на зарубежный манер LED-светильниками или лампами. В зависимости от конструкции и мощности они представляют собой либо светодиодные COB-матрицы, либо сборки из отдельных светодиодов.

Разновидности светодиодов

Первые LED-светильники и лампы строились на базе 5-мм выводных светодиодов. Они не отличались высокой энергоэффективностью, ценой и надежностью, но это была первая ступень в развитии нового источника света. Долгое время такие светодиоды применялись в качестве индикаторов бытовой и промышленной технике и в качестве излучателей для носимых фонариков.

Позже их заменили светодиоды выполненные в безвыводных корпусах, так называемые SMD (surface mounted device, рус. приборы для поверхностного монтажа).

Если 5 мм светодиоды монтировались в плату через отверстия, то SMD запаиваются прямо на поверхность платы, что ускоряет их сборку и снижает стоимость светильника. У них вместо ножек расположены контактные металлические площадки, от 2 и более штук, в зависимости от количества цветов и кристаллов в одном корпусе.

В общем случае выделяют три типа светодиодов:

1. Выводные (3, 5, 10 мм – диаметр колбы и прочие).

2. SMD (их разнообразие мы рассмотрим в этой статье).

3. COB светодиоды – это матрицы из кристаллов расположенных на плате под единым слоем люминофора. Расшифровывается, как Chip-On-Board, рус. чипы на плате. Их внешний вид на рисунке выше.

СМД светодиоды используют в лампах с различными цоколями, прожекторах, светодиодных лентах, настольных LED-лампах и прочих осветительных приборах.

Характеристики SMD светодиодов

Изначально наибольшую популярность получили модели светодиодов 3528 и 5050, сейчас они встречаются в основном на светодиодных лентах, в светильниках их практически не применяют, отдавая предпочтение 5630 светодиодам и другим современным моделям.

SMD-светодиоды в своей маркировке содержат свои габаритные размеры – длину и ширину, при этом в оригинальных светодиодах в каждом из видов корпусов, независимо от того 3528 это или 5730 устанавливается свой тип светодиодного кристалла с особыми характеристиками.

К сожалению, китайские производители под видом современных 5730 не брезгуют продажей кристаллов 3528 в новом корпусе. В обзоре напряжение питания я указывать не буду, т.к. для всех белых светодиодов оно обычно лежит в пределах 2.8 – 3.4В.

SMD3528 технические характеристики

Светодиоды 3528 представляют собой что-то вроде аналога стандартного 5-мм светодиода, но в SMD корпусе. Имеют характеристики:

• ток – 20 мА;
• мощность – 0.06 Вт;
• световой поток – 5-7 лм;
• габариты – 3.5х2.8х1.4 мм;
• температура до 80 °C;
• на лицевой части корпуса есть срез – с этой стороны катод (минус).

В светодиодных лентах устанавливаются в количестве 30, 60, 120 шт/м, используются в основном для подсветки, реже для освещения, т.к. довольно слабые. Лента 120 шт/м из 3528 потребляет 9.6 Вт/м.

SMD5050 технические характеристики

Светодиод 5050 содержит в своем корпусе три таких же кристаллах, как и в 3528, значит он в три раза мощнее.

Конструктивное исполнение весьма интересно: на его «пузе» вы увидите 6 выводов, это и есть аноды и катоды по одной паре с каждого кристалла.

• ток – 3х0.02 А = 0.06 А общий ток при параллельном соединении кристаллов;
• мощность – 3х0.06 Вт суммарная до 0.02 Вт;
• световой поток – до 20 Лм
• габариты – 5х5х1.6 мм;
• рекомендуемая температура до 60 °C;
• катоды со стороны среза на углу корпуса.

На ленте обычно устанавливают 30 и 60 диодов на метр. Лента с 60 светодиодами типа 5050 потребляет 14.4 Вт/м, может успешно использоваться для освещения. Часто встречается в RGB и в RGBW исполнениях.

SMD 5630 технические характеристики

Светодиоды 5630 современнее и технологичнее, используются в прожекторах, светильниках, устанавливаются на светодиодных лентах. На корпусе 4 вывода.

Распиновку вы видите на рисунке выше, катод со стороны срезанного угла.

Характеристики:

• Ток – 0. 15-0.2 А;
• Мощность – 0.5 Вт;
• Максимальная температура кристалла – 130 °C;
• Световой поток 40 Лм.
• Габариты 5.6х3х0.75 мм

В лентах чаще всего поставляется 60 шт/м, а также металлических линейках с количеством диодов 72шт, питанием 12В. Такая лента потребляет до 18 Вт/м, можно использовать для основного освещения комнаты, или декоративной подсветки, например в нишах подвесного потолка. Бывают в RGB исполнении.

SMD 5730 – технические характеристики

Очень похожи на предыдущие, выпускаются в версиях 5730-05 и 5730-1, на 0.5 и 1 Вт соответственно. Обладают немного большим световым потоком. В отличие от 5630 у 5730 два вывода, а длина их немного больше.

Характеристики:

• ток – 0.15/0.3 А;
• мощность – 0.5/1 Вт;
• световой поток – 55/110 Лм;
• габариты с учетом длины выводов – 5.7х3х0.75 мм.

Вы могли заметить, что у этого и предыдущего светодиода кроме выводов для подключения, на нижней части есть металлическая площадка, она нужна для отвода тепла. Такое конструктивное решение позволило успешно использовать чипы высокой мощности. Кстати это также поможет определить цоколевку светодиода, теплоотвод на них смещен к АНОДУ.

SMD 2835 – технические характеристики

Это не опечатка, маркировку 2835 часто путают с 3528, но это совершенно разные поколения светодиодов. LED 2835 современнее и ярче. Первое отличие, которое бросается в глаза – это площадь покрытая люминофором у 3528 круглая, а у 2835 ближе к прямоугольнику. Световой поток у первых до 40 Лм/Вт, а у 2835 больше 110 Лм/Вт, что в 2-3 раза ярче, при той же потребляемой мощности.

Увеличение мощности вызвало необходимость улучшить теплоотдачу, поэтому корпус 2835 сделали тоньше, а контактные площадки больше. Промышленностью выпускаются на 0.2, 0.5 и 1Вт. Однако не стоит забывать, что чем больше мощность, тем больше выделяется тепла и при таких маленьких размерах это очень важно.

Характеристики:

• Ток – 0.06 А;
• Мощность – 0. 2 Вт;
• Световой поток – 25 Лм;
• Рабочая температура – 65 °C;
• Габариты – 2.8х3.5х0.95 мм.

На светодиодных лентах монтируются также в количестве 30, 60, 120 штук на метр. Например, лента с плотностью светодиодов 60 шт/м потребляет мощность 4.8 Вт/м, благодаря своим характеристикам гораздо более эффективны в плане энергосбережения и освещения, чем 3528, можно использовать в качестве источника света и декоративной подсветки.

Сводная таблица характеристик SMD 3014, 7020, 3020

Светодиоды которые реже встречаются я решил рассмотреть все вместе в сводной таблице.

Светодиоды 3014 очень компактны, лучше подходят для декоративной подсветки, их внешний вид изображен ниже.

На ленте они выглядят следующим образом. Ленты продаются в стандартных размерностях 30-120 шт//м, встречаются и 240 шт/м, но реже.

Светодиоды 7020 очень яркие, длинные и узкие, что позволяет их плотно смонтировать на плате, встречаются в лентах, на металлических полосках и в прожекторах.

Такие металлические полосы со светодиодами 7020 обеспечивают хороший теплоотвод, что значительно улучшает рабочие условия и увеличивает срок службы.

Лично я скептически отношусь к классическим гибким лентам с 7020-ми из-за высокой мощности светодиодов, однако в продаже имеются такие 60 шт/м.

Заключение

К сожалению, качество большей части led-продукции оставляет желать лучшего. Производители либо пренебрегают схемами включения диодов, либо источниками питания, либо вообще закупают низкосортные подделки для своих приборов. Поэтому я и не стал указывать такой параметр, как индекс цветопередачи. Он сильно зависит от качества люминофора.

Тем более в сети встречается информация о том, что и систему определения CRI индекса цветопередачи научились обманывать, люминофор состоит из таких компонентов, которые формируют световой поток с пиками в спектре на нужных длинах волн для успешного прохождения теста.

Получается, что при высоком индексе реальное различие цветов глазом страдает. Срок службы указывать бессмысленно, у светодиодов он обычно от 30 до 50 тысяч часов, однако сильно зависит от источника питания (вернее качества питания), теплового режима и режима эксплуатации в целом.

Также я не указывал и угол свечения, так как на всех SMD светодиодах он лежит в пределах 105-135°, а самый распространенный — 120°.

В результате напрашивается вывод о том, что такой популярный товар как светодиод на деле оказывает сложно найти надлежащего качества. Если вы хотите получить достойный свет лучше обратить внимание на продукцию проверенных производителей, например OSRAM, Philips, CREE.

Ранее ЭлектроВести писали, что сейчас производители смартфонов и смарт-часов вынуждены адаптировать дизайн устройств под параметры аккумуляторов. Скоро об этом можно будет забыть: аккумулятор любой формы можно создать при помощи дешевого 3D-принтера, используя полимерные «чернила» с функцией проводимости.

По материалам: electrik.info.

Поставщики и ресурсы беспроводной связи RF

О компании RF Wireless World

Веб-сайт RF Wireless World является домом для поставщиков и ресурсов радиочастотной и беспроводной связи. На сайте представлены статьи, руководства, поставщики, терминология, исходный код (VHDL, Verilog, MATLAB, Labview), тестирование и измерения, калькуляторы, новости, книги, загрузки и многое другое.

Сайт RF Wireless World охватывает ресурсы по различным темам, таким как RF, беспроводная связь, vsat, спутник, радар, оптоволокно, микроволновая печь, wimax, wlan, zigbee, LTE, 5G NR, GSM, GPRS, GPS, WCDMA, UMTS, TDSCDMA, Bluetooth, Lightwave RF, z-wave, Интернет вещей (IoT), M2M, Ethernet и т. Д.Эти ресурсы основаны на стандартах IEEE и 3GPP. В нем также есть академический раздел, который охватывает колледжи и университеты по инженерным дисциплинам и MBA.

Статьи о системах на основе Интернета вещей

Система обнаружения падений для пожилых людей на основе Интернета вещей : В статье рассматривается архитектура системы обнаружения падений, используемой для пожилых людей. В нем упоминаются преимущества или преимущества системы обнаружения падений Интернета вещей. Читать дальше➤
Также обратитесь к другим статьям о системах на основе Интернета вещей следующим образом:
• Система очистки туалетов самолета. • Система измерения столкновений • Система отслеживания скоропортящихся продуктов и овощей • Система помощи водителю • Система умной торговли • Система мониторинга качества воды. • Система Smart Grid • Система умного освещения на базе Zigbee • Умная парковка на базе Zigbee • Система умной парковки на основе LoRaWAN

RF Статьи о беспроводной связи

В этом разделе статей представлены статьи о физическом уровне (PHY), уровне MAC, стеке протоколов и сетевой архитектуре на основе WLAN, WiMAX, zigbee, GSM, GPRS, TD-SCDMA, LTE, 5G NR, VSAT, Gigabit Ethernet на основе IEEE / 3GPP и т. Д. .стандарты. Он также охватывает статьи, относящиеся к испытаниям и измерениям, по тестированию на соответствие, используемым для испытаний устройств на соответствие RF / PHY. УКАЗАТЕЛЬ СТАТЬИ ДЛЯ ССЫЛКИ >>.

Физический уровень 5G NR : Обработка физического уровня для канала 5G NR PDSCH и канала 5G NR PUSCH рассмотрена поэтапно. Это описание физического уровня 5G соответствует спецификациям физического уровня 3GPP. Читать дальше➤

Основы повторителей и типы повторителей : В нем объясняются функции различных типов ретрансляторов, используемых в беспроводных технологиях.Читать дальше➤

Основы и типы замирания : В этой статье рассматриваются мелкомасштабные замирания, крупномасштабные замирания, медленные, быстрые и т. Д., Используемые в беспроводной связи. Читать дальше➤

Архитектура сотового телефона 5G : В этой статье рассматривается блок-схема сотового телефона 5G с внутренними модулями 5G. Архитектура сотового телефона. Читать дальше➤

Основы помех и типы помех: В этой статье рассматриваются помехи в соседнем канале, помехи в совмещенном канале, Электромагнитные помехи, ICI, ISI, световые помехи, звуковые помехи и т. Д.Читать дальше➤

5G NR Раздел

В этом разделе рассматриваются функции 5G NR (New Radio), нумерология, диапазоны, архитектура, развертывание, стек протоколов (PHY, MAC, RLC, PDCP, RRC) и т. Д. 5G NR Краткий справочный указатель >>
• Мини-слот 5G NR • Часть полосы пропускания 5G NR • 5G NR CORESET • Форматы DCI 5G NR • 5G NR UCI • Форматы слотов 5G NR • IE 5G NR RRC • 5G NR SSB, SS, PBCH • 5G NR PRACH • 5G NR PDCCH • 5G NR PUCCH • Эталонные сигналы 5G NR • 5G NR m-последовательность • Золотая последовательность 5G NR • 5G NR Zadoff Chu Sequence • Физический уровень 5G NR • Уровень MAC 5G NR • Уровень 5G NR RLC • Уровень 5G NR PDCP

Учебные пособия по беспроводным технологиям

В этом разделе рассматриваются учебные пособия по радиочастотам и беспроводной связи.Он охватывает учебные пособия по таким темам, как сотовая связь, WLAN (11ac, 11ad), wimax, bluetooth, zigbee, zwave, LTE, DSP, GSM, GPRS, GPS, UMTS, CDMA, UWB, RFID, радар, VSAT, спутник, wlan, волновод, антенна, фемтосота, тестирование и измерения, IoT и т. Д. См. УКАЗАТЕЛЬ Учебников >>

Учебное пособие по 5G — В этом учебном пособии по 5G также рассматриваются следующие подтемы по технологии 5G:
Учебное пособие по основам 5G. Частотные диапазоны Учебник по миллиметровым волнам Волновая рама 5G мм Зондирование волнового канала 5G мм 4G против 5G Испытательное оборудование 5G Сетевая архитектура 5G Сетевые интерфейсы 5G NR канальное зондирование Типы каналов 5G FDD против TDD Разделение сети 5G NR Что такое 5G NR Режимы развертывания 5G NR Что такое 5G TF

Этот учебник GSM охватывает основы GSM, архитектуру сети, элементы сети, системные спецификации, приложения, Типы пакетов GSM, структура или иерархия кадров GSM, логические каналы, физические каналы, Физический уровень GSM или обработка речи, вход в сеть мобильного телефона GSM, установка вызова или процедура включения питания, MO-вызов, MT-вызов, VAMOS, AMR, MSK, модуляция GMSK, физический уровень, стек протоколов, основы работы с мобильным телефоном, Планирование RF, нисходящая линия связи PS и восходящая линия связи PS.
➤Подробнее.

LTE Tutorial , охватывающий архитектуру системы LTE, охватывающий основы LTE EUTRAN и LTE Evolved Packet Core (EPC). Он обеспечивает связь с обзором системы LTE, радиоинтерфейсом LTE, терминологией LTE, категориями LTE UE, структурой кадра LTE, физическим уровнем LTE, Стек протоколов LTE, каналы LTE (логические, транспортные, физические), пропускная способность LTE, агрегация несущих LTE, передача голоса по LTE, расширенный LTE, Поставщики LTE и LTE vs LTE продвинутые.➤Подробнее.

RF Technology Stuff

Эта страница мира беспроводной радиосвязи описывает пошаговое проектирование преобразователя частоты RF на примере преобразователя RF UP диапазона 70 МГц в диапазон C. для микрополосковой платы с использованием дискретных радиочастотных компонентов, а именно. Смесители, гетеродин, MMIC, синтезатор, опорный генератор OCXO, колодки аттенюатора. ➤Подробнее.
➤Проектирование и разработка радиочастотного трансивера ➤Конструкция RF-фильтра ➤Система VSAT ➤Типы и основы микрополосковой печати ➤ОсновыWaveguide

Секция испытаний и измерений

В этом разделе рассматриваются контрольно-измерительные ресурсы, испытательное и измерительное оборудование для тестирования ИУ на основе Стандарты WLAN, WiMAX, Zigbee, Bluetooth, GSM, UMTS, LTE. УКАЗАТЕЛЬ испытаний и измерений >>
➤Система PXI для T&M. ➤ Генерация и анализ сигналов ➤Измерения слоя PHY ➤Тест устройства на соответствие WiMAX ➤ Тест на соответствие Zigbee ➤ Тест на соответствие LTE UE ➤Тест на соответствие TD-SCDMA

Волоконно-оптическая технология

Оптоволоконный компонент , основы, включая детектор, оптический соединитель, изолятор, циркулятор, переключатели, усилитель, фильтр, эквалайзер, мультиплексор, разъемы, демультиплексор и т. д.Эти компоненты используются в оптоволоконной связи. Оптические компоненты INDEX >>
➤Учебное пособие по оптоволоконной связи ➤APS в SDH ➤SONET основы ➤SDH Каркасная конструкция ➤SONET против SDH

Поставщики и производители беспроводных радиочастотных устройств

Сайт RF Wireless World охватывает производителей и поставщиков различных радиочастотных компонентов, систем и подсистем для ярких приложений, см. ИНДЕКС поставщиков >>.

Поставщики радиочастотных компонентов, включая радиочастотный изолятор, радиочастотный циркулятор, радиочастотный смеситель, радиочастотный усилитель, радиочастотный адаптер, радиочастотный разъем, радиочастотный модулятор, радиочастотный трансивер, PLL, VCO, синтезатор, антенну, генератор, делитель мощности, сумматор мощности, фильтр, аттенюатор, диплексор, дуплексер, микросхема резистора, микросхема конденсатора, индуктор микросхемы, ответвитель, оборудование ЭМС, программное обеспечение для проектирования радиочастот, диэлектрический материал, диод и т. д.Производители RF компонентов >>
➤Базовая станция LTE ➤RF Циркулятор ➤RF Изолятор ➤Кристаллический осциллятор

MATLAB, Labview, встроенные исходные коды

Раздел исходного кода RF Wireless World охватывает коды, связанные с языками программирования MATLAB, VHDL, VERILOG и LABVIEW. Эти коды полезны для новичков в этих языках. ИНДЕКС ИСХОДНОГО КОДА >>
➤3-8 декодер кода VHDL ➤Код MATLAB для дескремблера ➤32-битный код ALU Verilog ➤T, D, JK, SR триггеры labview коды

* Общая информация о здоровье населения *

Выполните эти пять простых действий, чтобы остановить коронавирус (COVID-19).
СДЕЛАЙТЕ ПЯТЬ
1. РУКИ: часто мойте их.
2. КОЛЕНО: Откашляйтесь.
3. ЛИЦО: не трогайте его
4. НОГИ: держитесь на расстоянии более 3 футов (1 м) друг от друга.
5. ЧУВСТВОВАТЬ: Болен? Оставайся дома

Используйте технологию отслеживания контактов >>, соблюдайте >> рекомендации по социальному дистанцированию и установить систему видеонаблюдения >> чтобы спасти сотни жизней. Использование концепции телемедицины стало очень популярным в таким странам, как США и Китай, чтобы остановить распространение COVID-19, поскольку это заразное заболевание.

RF Калькуляторы и преобразователи беспроводной связи

Раздел «Калькуляторы и преобразователи» охватывает ВЧ-калькуляторы, беспроводные калькуляторы, а также преобразователи единиц. Сюда входят такие беспроводные технологии, как GSM, UMTS, LTE, 5G NR и т. Д. СПРАВОЧНЫЕ КАЛЬКУЛЯТОРЫ Указатель >>.
➤ Калькулятор пропускной способности 5G NR ➤5G NR ARFCN против преобразования частоты ➤Калькулятор скорости передачи данных LoRa ➤LTE EARFCN для преобразования частоты ➤ Калькулятор антенн Яги ➤ Калькулятор времени выборки 5G NR

IoT-Интернет вещей Беспроводные технологии

Раздел IoT охватывает беспроводные технологии Интернета вещей, такие как WLAN, WiMAX, Zigbee, Z-wave, UMTS, LTE, GSM, GPRS, THREAD, EnOcean, LoRa, SIGFOX, WHDI, Ethernet, 6LoWPAN, RF4CE, Bluetooth, Bluetooth Low Power (BLE), NFC, RFID, INSTEON, X10, KNX, ANT +, Wavenis, Dash7, HomePlug и другие. Он также охватывает датчики Интернета вещей, компоненты Интернета вещей и компании Интернета вещей.
См. Главную страницу IoT >> и следующие ссылки.
➤ НИТЬ ➤EnOcean ➤Учебник по LoRa ➤Учебник по SIGFOX ➤WHDI ➤6LoWPAN ➤Zigbee RF4CE ➤NFC ➤Lonworks ➤CEBus ➤UPB

СВЯЗАННЫЕ ЗАПИСИ

RF Wireless Учебники

Различные типы датчиков

Поделиться страницей

Перевести страницу

Типы диодов и их применение

Диод является наиболее часто используемым полупроводниковым устройством в электронных схемах. Это двухконтактный электрический обратный клапан, который позволяет току течь в одном направлении . В основном они состоят из кремния, но также используется германий. Обычно их используют для ректификации. Но есть разные свойства и характеристики диодов, которые можно использовать для разных целей. Эти характеристики изменены для формирования различных типов диодов. В настоящее время доступно несколько различных типов диодов с разными свойствами.

Некоторые из различных типов диодов с их свойствами и областями применения обсуждаются ниже:

Диод с P-N переходом изготовлен из полупроводникового материала.Он состоит из двух слоев полупроводников. Один слой легирован материалом P-типа, а другой слой — материалом N-типа. Комбинация этих слоев P- и N-типа образует соединение, известное как соединение P-N. Отсюда и название P-N диод .

Позволяет току течь в прямом направлении и блокирует его в обратном направлении. Они также известны как выпрямительные диоды, используемые для выпрямления.

Существуют различные типы диодов, в которых используется P-N переход с изменением концентрации легирования.Они обсуждаются ниже.

Это тип диода с P-N переходом, который работает с сигналами низкого напряжения. Площадь стыка очень мала. Благодаря этому переход имеет меньшую емкость и низкую емкость накопления заряда. Это позволяет малому сигнальному диоду иметь высокую скорость переключения с очень коротким временем восстановления. Однако его ограничениями являются низкое напряжение , а параметры тока .

Из-за высокой скорости переключения эти типы диодов используются в цепях с высокими частотами.

Выпрямительный диод — это тип диода с P-N-переходом, площадь P-N-перехода которого очень велика. Это приводит к высокой емкости в обратном направлении. Имеет низкую скорость переключения.

Это самый распространенный и наиболее часто используемый тип диода. Эти типы диодов могут выдерживать большие токи и используются для преобразования переменного тока в постоянный (выпрямление , ).

Диод Шоттки, названный в честь немецкого физика Вальтера Х. Schottky, — это тип диода, который состоит из небольшого перехода между полупроводником N-типа и металлом. Он имеет без P-N перехода.

Плюс диода Шоттки в том, что он имеет очень низкое прямое падение напряжения и быстрое переключение . Поскольку нет емкостного перехода (P-N переход), скорость переключения диода Шоттки очень высока.

Ограничение диода Шоттки заключается в том, что он имеет низкое обратное напряжение пробоя и высокий обратный ток утечки.

Супербарьерные диоды (SBR) также являются выпрямительными диодами, но имеют низкое прямое падение напряжения , как и диод Шоттки. Они имеют низкую обратную утечку тока , как и нормальный диод с P-N переходом.

SBR использует полевой МОП-транзистор путем короткого контакта между его затвором и истоком.

SBR имеет низкое прямое падение напряжения, меньший обратный ток утечки и возможность быстрого переключения.

Светоизлучающий диод также относится к типу диода с P-N переходом, который излучает свет в конфигурации прямого смещения.

Светодиод состоит из полупроводника с прямой полосой пропускания. Когда носители заряда (электроны) пересекают барьер и рекомбинируют с электронными дырками на другой стороне, они испускают фотонные частицы (свет). В то время как цвет света зависит от запрещенной зоны полупроводника.

Светодиод преобразует электрическую энергию в световую.

Фотодиод — это тип диода с P-N переходом, который преобразует световую энергию в электрический ток. Его работа противоположна работе светодиода LED .

На каждый полупроводниковый диод влияют оптические носители заряда. Поэтому они упакованы в легкий блокирующий материал.

В фотодиоде есть специальное отверстие, через которое свет проникает в его чувствительную часть.

Когда свет (частицы фотона) попадает на PN-переход, он создает пару электрон-дырка.Эти электрон и дырка вытекают как электрический ток. Для повышения его эффективности используется диод PIN с переходом .

Фотодиод используется с обратным смещением, и они могут использоваться в солнечных элементах.

Лазерный диод похож на светодиод, поскольку он преобразует электрическую энергию в энергию света. Но в отличие от светодиода, лазерный диод излучает когерентный свет.

Лазерный диод состоит из ПИН-перехода, , где электрон и дырки объединяются вместе во внутренней (I) области.когда они объединяются, он генерирует лазерный луч.

Лазерные диоды используются в оптической связи, лазерной указке, приводах компакт-дисков, лазерном принтере и т. Д.

Туннельный диод был изобретен Лео Эсаки в 1958 году , за который он получил Нобелевскую премию в 1973 году, что является почему он также известен как диод Эсаки .

Туннельный диод — это сильно легированный диод с P-N переходом . Он работает по принципу туннельного эффекта .Из-за высокой концентрации легирования переходной барьер становится очень тонким. Это позволяет электрону легко уходить через барьер. Это явление известно как эффект туннелирования .

Туннельный диод имеет область на кривой VI , где ток уменьшается по мере увеличения напряжения. Эта область известна как область отрицательного сопротивления . Туннельный диод работает в этой области в различных приложениях, таких как генератор и микроволновый усилитель .

Обозначение с VI характеристикой Кривая туннельного диода приведена ниже:

Туннельный диод также проводит ток в обратном направлении и является устройством быстрого переключения.

Стабилитрон назван в честь Кларенса Мальвина Зенера , открывшего эффект Зенера .

Это тип диода, который пропускает ток не только в прямом, но и в обратном направлении.когда обратное напряжение достигает напряжения пробоя, известного как напряжение Зенера , это позволяет току течь.

Стабилитрон имеет более высокую концентрацию легирования, чем обычный диод с P-N переходом. Следовательно, он имеет очень тонкую область истощения.

При прямом смещении он работает как простой диод с P-N переходом (выпрямитель).

При обратном смещении он блокируется, пока обратное напряжение не достигнет пробоя. После этого он позволяет току течь с постоянным падением напряжения.

Обратный пробой стабилитрона вызван двумя причинами: i.е. квантовое туннелирование электронов и Лавинный пробой .

Стабилитрон в основном используется в конфигурации с обратным смещением. Он обеспечивает стабилизированное напряжение для защиты цепей от перенапряжения.

Обратный диод или задний диод представляет собой диод с P-N переходом, который работает аналогично туннельному диоду и стабилитрону . Но рабочие напряжения намного ниже.

Обратный диод — это, по сути, туннельный диод, у которого одна сторона перехода имеет относительно меньшую концентрацию легирования по сравнению с другой стороной.

В прямом смещении он работает как туннельный диод , но его туннельный эффект значительно снижен по сравнению с туннельным диодом. В противном случае он работает как обычный диод с фазовым переходом.

В обратном смещении он работает как стабилитрон , но напряжения пробоя намного ниже.

Широко не используется, но может использоваться для выпрямления слабого сигнала напряжения (от 0,1 до 0,6 В). Благодаря высокой скорости переключения его можно использовать в качестве переключателя в ВЧ-смесителе и умножителе.

Лавинный диод представляет собой диод с P-N переходом, который специально разработан для работы в области лавинного пробоя .

Лавинный пробой — это явление, при котором на переход P-N подается достаточное обратное напряжение. За счет этого неосновной носитель ионизируется и запускает сильный ток в обратном направлении.

Лавинный диод электрически аналогичен стабилитрону. Однако концентрация легирования стабилитрона относительно выше по сравнению с лавинным диодом.

Сильное легирование внутри стабилитрона создает небольшой переход, и низкие напряжения могут легко его сломать. Однако лавинный диод имеет широкий переход из-за концентрации легкого легирования. Таким образом, для его пробоя требуется высокое напряжение. Этот широкий переход делает его лучшим устройством защиты от перенапряжения по сравнению с простым стабилитроном.

Диод подавления переходного напряжения или TVS-диод — это тип лавинного диода, который защищает цепь от высоких скачков напряжения.

TVS-диод способен выдерживать высокие напряжения по сравнению с лавинным диодом.

Однонаправленный TVS-диод работает аналогично лавинному диоду. он действует как выпрямитель при прямом смещении и как устройство защиты от перенапряжения при обратном смещении.

Двунаправленный TVS-диод действует как два лавинных диода, последовательно противостоящих друг другу. Он изготавливается как однокомпонентный. Он работает в обоих направлениях и обеспечивает защиту от перенапряжения при использовании параллельно с цепью.

В диодах такого типа в качестве легирующей примеси (легирующего материала) используется золото или платина.Это позволяет диоду работать с высокой скоростью переключения, но за счет увеличения прямого падения напряжения. Кроме того, его обратный ток утечки выше, чем у обычного диода с P-N переходом.

Диод постоянного тока AKA токоограничивающий диод (CLD) представляет собой двухконтактный диод, сделанный из JFET. Он регулирует ток через него до фиксированного уровня.

CLD создается путем короткого контакта между затвором и истоком JFET.Он ограничивает ток так же, как стабилитрон ограничивает напряжение.

Диод восстановления ступени или отключающий диод — это диод с P-N переходом, который резко прекращает прохождение тока при изменении его направления на противоположное.

SRD (ступенчатый восстанавливающий диод) состоит из P-N перехода с очень низкой концентрацией легирования рядом с переходом. Благодаря этому количество носителей заряда (электронов и дырок) вблизи перехода также уменьшается. Следовательно, емкость накопления заряда вблизи перехода становится незначительной. Это позволяет SRD очень быстро переключаться с ВКЛ на ВЫКЛ.

В нормальном диоде, когда он переключается с прямой проводимости на обратную отсечку, ток кратковременно течет из-за накопленного заряда. Из-за чего нормальному диоду требуется некоторое время на переключение. SRD не накапливает заряд, поэтому может мгновенно прекратить прохождение тока.

Пельтье или термодиоды — это тип диодов, тепловое сопротивление которых в одном направлении отличается от другого.Таким образом, генерируемое тепло течет в одном направлении в одну сторону (терминал) и оставляет другую сторону более холодной.

Этот диод используется для контроля температуры в микропроцессоре и в холодильниках для эффекта охлаждения.

Это простейшая форма диода, состоящая из вакуумной трубки и двух электродов (катода и анода). Анод и катод заключены внутри вакуумной трубки (пустой стакан).

Когда катод нагревается, он испускает электроны, анод улавливает электроны, и поток продолжается.

Катод может нагреваться прямо или косвенно.

При прямом смещении свободный электрон на катоде выделяется в вакуум после нагрева. Анод собирает эти электроны, и ток течет.

При обратном смещении свободный электрон в вакууме отталкивается анодом, поскольку он подключен к отрицательной клемме, поэтому ток не течет.

Таким образом, ток течет только в одном направлении.

Варакторный диод, также известный как диод Верикапа, представляет собой конденсаторы с регулируемым напряжением.У них есть переход P-N с переменной емкостью перехода.

Варакторный диод работает в условиях обратного смещения. Слой обеднения между материалами P- и N-типа варьируется путем изменения обратного напряжения.

Емкость перехода всех диодов зависит от обратного напряжения, но варакторный диод может использовать этот эффект с большим диапазоном емкости.

Диоды Varactor применяются в качестве генератора , управляемого напряжением, в контуре фазовой синхронизации, в фильтрах настройки ВЧ , и , умножителях частоты .

Похожие сообщения: Типы микросхем. Классификация интегральных схем и их ограничения

Диод Ганна AKA « Устройство с переносом электронов » (TED) — это тип диода, имеющего отрицательное сопротивление, как туннельный диод. Он назван в честь британского физика Дж. Б. Ганна , открывшего «эффект Ганна » в 1962 году.

Диод Ганна не имеет P-N перехода. Фактически, он состоит только из материала типа N , поэтому он не выпрямляет переменный ток и не работает как обычный диод.Это также причина, по которой многие люди называют его «устройством с переносом электронов» (TED) вместо диода.

Состоит из трех слоев N-типа; два из них, которые находятся на стороне вывода, имеют более высокую концентрацию легирования, тогда как средний тонкий слой имеет меньшую концентрацию легирования.

Когда напряжение подается на диод Ганна, сначала его ток увеличивается с увеличением напряжения.

При более высоком напряжении сопротивление среднего слоя начинает увеличиваться с увеличением напряжения.Это приводит к падению тока. Это область отрицательного сопротивления . В этой области работает и диод Ганна.

Диод Ганна используется в генераторе для генерации микроволн высокой частоты .

PIN-диод — это трехслойный диод, то есть P-слой, I-слой и N-слой. Собственный полупроводниковый слой « I » помещен между сильно легированным P и полупроводником N-типа.

Электрон и дырки из области N- и P-типа соответственно текут во внутреннюю область (I).Как только область «I» полностью заполняется электронными дырками, диод начинает проводить.

При обратном смещении широкий внутренний слой диода может блокировать и выдерживать высокие обратные напряжения.

При более высокой частоте PIN-диод действует как линейный резистор. Это из-за того, что PIN-диод имеет плохое время обратного восстановления . Причина в том, что сильно заряженная область «I» не успевает разрядиться во время быстрых циклов.

На низкой частоте действует как выпрямительный диод.Потому что у него достаточно времени, чтобы разрядиться и выключиться во время цикла.

Если фотон попадает в область «I» PIN-диода с обратным смещением, он создает пару электрон-дырка. Эта электронно-дырочная пара течет как ток. Таким образом, он также используется в фотодетекторах и фотоэлектрических элементах .

PIN диоды используются в выпрямлении высокого напряжения, в ВЧ приложениях в качестве аттенюатора и переключающего элемента.

SCR — это четырехслойное полупроводниковое переключающее устройство типа P-N-P-N.Он имеет три терминала: анод, катод и затвор.

SCR — это, по сути, диод с входом внешнего управления, известным как вход затвора. Это позволяет току течь в одном направлении.

Когда SCR подключен в прямом смещении, он еще не позволяет протекать току. Это известно как режим прямой блокировки .

Для того, чтобы тиристор работал в прямом режиме, ему необходимо либо необходимое напряжение, чтобы пересечь его предел отключения, либо подать положительный импульс на вход затвора.

Чтобы выключить SCR, либо уменьшите ток ниже точки удерживающего тока, либо выключите вход затвора и на мгновение закоротите анод-катод.

При обратном смещении тиристор не пропускает ток даже после подачи затвора. Но если обратное напряжение достигает обратного напряжения пробоя, тиристор начинает проводить из-за лавинного явления.

SCR используется для управления цепями большой мощности, выпрямления переменного тока высокой мощности.

Диод Шокли представляет собой четырехслойный диод PNPN.Он похож на SCR, но у него нет входа управления или затвора.

Диод Шокли имеет тенденцию оставаться «ВКЛЮЧЕННЫМ», когда он включен «ВКЛЮЧЕННЫМ», и имеет тенденцию оставаться «ВЫКЛЮЧЕННЫМ», когда он «ВЫКЛЮЧЕН».

Как мы знаем, диод Шокли не имеет входа затвора, поэтому единственный способ включить его — подать прямое напряжение, превышающее его напряжение пробоя.

После подачи напряжения, превышающего его напряжение пробоя, он пропускает ток.

В состоянии проводимости он не выключится, даже если напряжение снизится от напряжения пробоя.Чтобы он отключился, напряжение должно быть достаточно ниже, чем его напряжение пробоя.

Он также известен как диод Cat Whisker или кристаллический диод .

Это тип диода, в котором между металлической проволокой и полупроводниковым кристаллом N-типа образован небольшой точечный переход.

« кошачий усик » представляет собой тонкую пружинящую проволоку из фосфорной бронзы или вольфрама. Он образует точечный переход с полупроводником N-типа, отсюда и название точечный диод .

Поскольку образующийся переход очень мал, емкость перехода точечного диода очень мала. Таким образом, емкость накопителя для заряда очень мала, что делает его устройством быстрого переключения.

Во время производства прохождение относительно большого тока через провод с усами для кошачьих усов приводит к образованию небольшой области P на полупроводнике N-типа . Этот небольшой переход действует как переход P-N.

Диоды с точечным контактом используются для сигналов низкого напряжения, а также в микроволновых смесителях и детекторах.

Это одни из наиболее распространенных типов диодов, используемых при проектировании и эксплуатации электронных схем. Если вы хотите добавить другие типы диодов, сообщите нам об этом в поле для комментариев ниже.

Различные типы диодов с символом и использованием

Типы диодов

Диод представляет собой двухполюсное устройство, образованное двумя легированными областями кремния, разделенными PN переходом. Рассматривается наиболее распространенная категория диодов, известная как диоды общего назначения. Стабилитрон, PN переход диод, туннельный диод, варакторный диод, диод Шоттки, фотодиод, PIN-диод и лазерный диод — это разные типы диодов.

Другие названия, такие как выпрямительный диод или сигнальный диод, в зависимости от конкретного типа применения, для которого был разработан диод. Вы узнаете, как использовать напряжение, чтобы диод проводил ток в одном направлении и блокировал в нем другое. Этот процесс называется смещением.

Применение диодов

1. Распознать электрический символ для диода и несколько конфигураций корпуса диодов
2. Подайте прямое смещение на диод

• Определите прямое смещение и укажите необходимые условия
• Обсудить влияние смещения пересылки на область истощения
• определяют барьерный потенциал и его эффекты при смещении пересылки

3.Обратное смещение диода

• Определите обратное смещение и укажите требуемые условия
• Обсудить обратный ток и обратную пробой

Диод

Как уже упоминалось, диод изготовлен из небольшого куска полупроводникового материала, обычно кремния, половина которого легирована как область p , а половина легирована как область n с переходом PN и область истощения между ними.

Область p называется анодом и подключается к проводящей клемме.Катод n называется катодом и подключается ко второму проводящему выводу. Основная структура диода и схематический символ показаны на рисунке выше.

Типовые диодные блоки

Проиллюстрировано несколько распространенных физических конфигураций диода, установленного в сквозное отверстие. Анод (A) и катод (K) обозначены на диоде несколькими способами, в зависимости от типа корпуса. Катод обычно помечается рукой, выступом или каким-либо другим элементом.В этих корпусах, где один вывод является условием для корпуса, корпус является катодом.

Диодные блоки для поверхностного монтажа

Типовые корпуса диодов для поверхностного монтажа на печатной плате. Пакеты SOD и SOT имеют выводы в форме крыла чайки. В корпусе SMA имеются выводы L-образной формы, которые загибаются под корпусом. Типы SOD и SMA имеют полосу на конце для обозначения катода. Тип SOT представляет собой трехконтактный корпус, в котором есть либо один, либо два диода. В корпусе SOT с одним диодом вывод 1 обычно является анодом, а вывод 3 — катодом.В корпусе SOT с двумя диодами третий вывод является общим выводом и может быть либо анодом, либо катодом. Всегда проверяйте техническое описание конкретного диода, чтобы проверить конфигурацию контактов.

Типовые диодные блоки с обозначением клемм. Буква K используется для обозначения катода, чтобы избежать путаницы с определенными электрическими величинами, обозначенными буквой C. Номера типов корпуса указаны для каждого диода.

Полупроводниковый диод (видео)

Связанные темы:

Как читать схему

Добавлено в избранное Любимый 102

Условные обозначения (часть 2)

Диоды

Базовые диоды обычно представляют собой треугольник, прижатый к линии. Диоды также поляризованы, поэтому для каждого из двух выводов требуются отличительные идентификаторы. Положительный анод — это вывод, входящий в плоский край треугольника. Отрицательный катод выходит за линию символа (воспринимайте его как знак -).

Существует множество различных типов диодов, каждый из которых имеет специальный рифф на стандартном символе диода. Светодиоды (LED) дополняют символ диода парой линий, направленных в сторону. Фотодиоды , которые генерируют энергию из света (в основном, крошечные солнечные элементы), переворачивают стрелки и направляют их в сторону диода.

Другие специальные типы диодов, такие как диоды Шоттки или стабилитроны, имеют свои собственные символы с небольшими вариациями на штриховой части символа.

Транзисторы

Транзисторы

, будь то BJT или MOSFET, могут существовать в двух конфигурациях: положительно легированные или отрицательно легированные. Итак, для каждого из этих типов транзисторов есть как минимум два способа его нарисовать.

Биполярные переходные транзисторы (БЮТ)

БЮТ — трехполюсные устройства; у них есть коллектор (C), эмиттер (E) и база (B).Есть два типа BJT — NPN и PNP — и каждый имеет свой уникальный символ.

Контакты коллектора (C) и эмиттера (E) расположены на одной линии друг с другом, но на эмиттере всегда должна быть стрелка. Если стрелка указывает внутрь, это PNP, а если стрелка указывает наружу, это NPN. Мнемоника для запоминания: «NPN: n ot p ointing i n ».

Металлооксидные полевые транзисторы (МОП-транзисторы)

Как и BJT, полевые МОП-транзисторы имеют три терминала, но на этот раз они названы исток (S), сток (D) и затвор (G).И снова, есть две разные версии символа, в зависимости от того, какой у вас полевой МОП-транзистор с n-каналом или p-каналом. Для каждого типа полевого МОП-транзистора существует ряд часто используемых символов:

Стрелка в середине символа (называемая основной частью) определяет, является ли полевой МОП-транзистор n-канальным или p-канальным. Если стрелка указывает внутрь, это означает, что это n-канальный MOSFET, а если он указывает, это p-канал. Помните: «n is in» (своего рода противоположность мнемонике NPN).

Цифровые логические ворота

Наши стандартные логические функции — И, ИЛИ, НЕ и ИСКЛЮЧИТЕЛЬНОЕ ИЛИ — имеют уникальные условные обозначения:

Добавление пузыря к выходу отменяет функцию, создавая NAND, NOR и XNOR:

У них может быть более двух входов, но формы должны оставаться такими же (ну, может быть, немного больше), и все равно должен быть только один выход.

Интегральные схемы

Интегральные схемы

решают такие уникальные задачи, и их так много, что они действительно не получают уникального символа схемы. Обычно интегральная схема представляет собой прямоугольник с выступающими по бокам выводами. Каждый вывод должен быть помечен как номером, так и функцией.

Схематические символы для микроконтроллера ATmega328 (обычно присутствующего на Arduinos), микросхемы шифрования ATSHA204 и микроконтроллера ATtiny45. Как видите, эти компоненты сильно различаются по размеру и количеству выводов.

Поскольку микросхемы имеют такой общий символ схемы, имена, значения и метки становятся очень важными. Каждая микросхема должна иметь значение, точно определяющее название микросхемы.

Уникальные ИС: операционные усилители, регуляторы напряжения

Некоторые из наиболее распространенных интегральных схем получают уникальный символ схемы. Обычно вы увидите операционные усилители, расположенные, как показано ниже, с 5 выводами: неинвертирующий вход (+), инвертирующий вход (-), выход и два входа питания.

Часто в один корпус интегральной схемы встроено два операционных усилителя, для которых требуется только один вывод для питания и один для заземления, поэтому тот, что справа, имеет только три контакта.

Простые регуляторы напряжения обычно представляют собой трехконтактные компоненты с входными, выходными и заземляющими (или регулирующими) контактами. Обычно они имеют форму прямоугольника с выводами слева (вход), справа (выход) и снизу (заземление / регулировка).

Разное

Кристаллы и резонаторы

Кристаллы или резонаторы обычно являются важной частью схем микроконтроллера. Они помогают обеспечить тактовый сигнал. Кристаллические символы обычно имеют два вывода, в то время как резонаторы, которые добавляют два конденсатора к кристаллу, обычно имеют три вывода.

Заголовки и разъемы

Будь то обеспечение питания или отправка информации, разъемы необходимы для большинства цепей. Эти символы различаются в зависимости от того, как выглядит разъем, вот образец:

Двигатели, трансформаторы, динамики и реле

Мы объединим их вместе, так как они (в основном) все так или иначе используют катушки. Трансформаторы (не самые очевидные) обычно включают две катушки, прижатые друг к другу, с парой линий, разделяющих их:

Реле обычно соединяют катушку с переключателем:

Динамики и зуммеры обычно имеют форму, аналогичную их реальным аналогам:

Двигатели

и обычно имеют обведенную буквой «М», иногда с небольшим количеством украшений вокруг клемм:

Предохранители и PTC

Предохранители и PTC — устройства, которые обычно используются для ограничения значительных скачков тока — каждое имеет свой уникальный символ:

Символ PTC на самом деле является общим символом для термистора , резистора, зависящего от температуры (обратите внимание на международный символ резистора там?).

---

Несомненно, многие символы схем не включены в этот список, но те, что указаны выше, должны дать вам 90% грамотности в чтении схем. В общем, символы должны иметь довольно много общего с реальными компонентами, которые они моделируют. Помимо символа, каждый компонент на схеме должен иметь уникальное имя и значение, которое в дальнейшем помогает его идентифицировать.

---

← Предыдущая страница
Условные обозначения (часть 1)

История, режимы работы, характеристики VI, типы и области применения

Существование электронной промышленности было бы невозможно без диодов.Это простейшее полупроводниковое устройство, которое находит свое применение во всем мире электроники. В этой статье пойдет речь о том, что такое диод, его краткой истории, режимах работы, характеристиках VI, типах, применении, преимуществах и недостатках.

Что такое диод

Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь только в одном направлении. Диоды изготавливаются из цельного куска полупроводникового материала с двумя электродами. Полупроводник P-типа — это собственный полупроводник, легированный трехвалентной примесью, а полупроводник N-типа, легированный пятивалентной примесью, изготавливаются вместе, чтобы сформировать p-n-переход.P-тип образует анод, а n-тип — катод.

Полупроводники, такие как кремний (Si), германий (Ge) и арсенид галлия (Ga As), обладают электрическими свойствами как проводников, так и изоляторов. Их атомы тесно сгруппированы в кристаллический узор, называемый « Crystal Lattice », так как у них мало свободных электронов.

Рис. 1 — Представление PN-перехода, схематический символ и физический вид диода

Они могут проводить большое количество электричества, добавляя примеси к этой кристаллической структуре, которая производит больше свободных электронов, чем дырок, и наоборот.Эти примеси называются донорами или акцепторами . Процесс добавления примесных атомов к атомам полупроводника известен как Doping .

Кремний — наиболее часто используемый полупроводник.

Как работает диод

В p-n-переходе p-область имеет высокую концентрацию дырок и очень мало электронов. Тогда как n-область имеет высокую концентрацию электронов и мало дырок. Происходит процесс, называемый диффузией, при котором свободные электроны из n-области диффундируют в p-область, объединяясь с дырками, оставляя положительные ионы на n-стороне.

Некоторые атомы в p-области превращаются в отрицательные ионы. Точно так же несколько атомов в области n также превращаются в положительные ионы. Центральная область, где накапливается большое количество положительных и отрицательных ионов в n-области и p-области соответственно, называется Depletion Layer .

Процесс диффузии создает статическое электрическое поле на pn переходе диода, называемое « барьерный потенциал ». Барьерный потенциал препятствует потоку положительных и отрицательных ионов через соединение.

Рис. 2 — Несмещенный PN переходной диод

Для работы диодов подается внешнее постоянное напряжение, помогающее потоку носителей заряда через слой истощения. Этот метод подачи внешнего постоянного напряжения называется смещением. Он настроен на прямое смещение, когда сторона P (анод) подключена к положительной клемме источника питания, а сторона n (катод) подключена к отрицательной клемме источника питания. Аналогично, если сторона n (катод) подключена к положительной клемме, а сторона p (анод) — к отрицательной клемме, то это называется обратным смещением.

Обычно резистор подключается последовательно с диодами для ограничения протекания тока.

Режимы работы диода

Есть два режима работы диодов в зависимости от приложенного напряжения. Это:

Что происходит, когда диод смещен в прямом направлении

В с прямым смещением отрицательная клемма подключается к n-области, что заставляет электроны двигаться к p-области. Точно так же подключение положительного вывода к p-области заставляет отверстия из p-области перемещаться в n-область.

За счет этого движения электронов и дырок образуются нейтральные атомы. Уменьшение барьерного потенциала уменьшает ширину обедненной области, и с увеличением напряжения питания большее количество атомов преобразуется в нейтральные атомы, и в этой области доступны менее заряженные ионы. Ширина области истощения дополнительно уменьшается.

Рис. 3 — Диод в прямом смещении

Преобразование атомов в нейтральные атомы продолжается до тех пор, пока область обеднения не схлопнется, и, следовательно, большое количество электронов и дырок пересечет переход и ток течет от анода к катоду.Электрическое сопротивление диода с прямым смещением очень мало, и падение напряжения на нем незначительно. Значение прямого напряжения для кремниевых диодов составляет около 0,7 В.

Подводя итог :

• Низкое электрическое сопротивление
• Ток течет только в режиме прямого смещения.
• Диод действует как короткое замыкание.

Что происходит, когда диод смещен в обратном направлении

Когда диод смещен в обратном направлении , то есть когда n-область (катод) подключена к положительной клемме, а p-область (анод) подключена к отрицательной клемме, отрицательная клемма притягивает дырки из p-области, а положительная клемма притягивает электроны из n-области.

Область истощения расширяется, что препятствует прохождению тока. Сопротивление диода бесконечно, и ток не течет, когда он смещен в обратном направлении и через переход проходит небольшой ток утечки.

Рис. 4 — Диод в обратном смещении

Подводя итог :

• Электрическое сопротивление высокое по сравнению с прямым смещением.
• При обратном смещении ток не течет.
• Диод работает как разомкнутая цепь.

VI-характеристики PN-переходного диода

VI-характеристики PN-переходного диода можно разделить на две части, то есть VI-характеристики при прямом смещении и обратном смещении. На рисунке ниже показаны вольт-амперные характеристики диодов.

Рис. 5 — VI Характеристики диода PN-перехода

VI Характеристики диода при прямом смещении

Нелинейная кривая показывает, что при прямом смещении pn-перехода электрическое сопротивление, импеданс низкий и проводит большой ток, известный как бесконечный ток.

В области прямого смещения характеристики VI объясняются уравнением:

Здесь V _T = KT / q

Где,

• I _D = Прямой ток
• I _с = ток насыщения
• В _T = прямое напряжение
• K = 1,38 × 10 ^-23 (постоянная Больцмана)
• T = абсолютная температура
• q = 1,6 × 10 ^-19 (электронный заряд)
• n = константа и имеет значение 1 или 2, которое зависит от материала и физической структуры диодов.
  • n = 1 для кремния и германия
  • n = 2 для арсенида галлия.

VI Характеристики диода при обратном смещении

Ток в обратном смещении низкий до тех пор, пока не произойдет пробой, и, следовательно, диод выглядит как разомкнутая цепь. Когда входное напряжение достигает напряжения пробоя, обратный ток сильно возрастает.

Текущее значение (I _D = — I _S ) настолько мало, что мы можем приблизить его к нулю.

Следовательно, мы можем сказать, что:

• I _D ≈ 0, если –V _Z K D << -n V _T
• ∴ V _D ≈ 0.7, если I _D > 0 (прямое смещение)
• I _D ≈ 0, если — V _Z K D <0 (обратное смещение)

Типы диодов

Там — это многочисленные типы диодов, специально разработанные или модифицированные для конкретных приложений. Ниже приведен список некоторых популярных диодов.

• Стабилитроны
• Фотодиоды
• Светоизлучающие диоды
• Диоды с барьером Шоттки
• PIN-диоды
• Обратные диоды
• Баритовые диоды
• диоды Ганна
• диоды для восстановления
• диоды Ганна 906 и т. Д.

Рис. 6 — Типы диодов

Применение диода

Диоды в основном используются в выпрямителях, ограничителях, зажимах, демпфирующих схемах и регуляторах напряжения. Его несколько приложений вместе с принципиальной схемой объяснены ниже.

Использование диода в качестве выпрямителя

Преобразование входного переменного напряжения в выходное постоянное напряжение, когда переменное напряжение подается на диод, называется выпрямлением. Диоды используются по отдельности или соединяются вместе для создания различных выпрямительных схем, таких как однополупериодные и двухполупериодные выпрямители для питания и выпрямления сигналов.

Рис.7 — Схема диодного выпрямителя

Использование диода в качестве ограничителя

Ограничение — это формирование формы сигнала, при котором входной сигнал ограничивается или сокращается для получения выходного сигнала, который является плоской версией входного сигнала. . Цепи диодного ограничения используются в приложениях с ограничением напряжения, поскольку эта схема устраняет напряжения ниже нуля.

Рис. 8 — Схема ограничения диода

Использование диода для фиксации

Электронная схема, которая предотвращает превышение сигналом определенного заданного значения, известна как цепь ограничения.Цепи ограничения диодов используются в качестве умножителей напряжения и для устранения искажений сигнала.

Рис. 9 — Схема зажима диода

Преимущества диода

К преимуществам диодов относятся:

• Диоды компактны по размеру и совместимы.
• Спроектировать электронную схему просто с помощью некоторых диодов, таких как стабилитроны.
• Диоды помогают контролировать ток.
• Эти диоды производят меньше нежелательных шумов.
• Некоторые диоды, например диоды Шоттки, могут работать на высоких частотах.
• Светодиоды более эффективны по сравнению с другими диодами и могут излучать свет ожидаемых цветов.
• Работает с высокой скоростью переключения.

Недостатки диодов

К недостаткам диодов относятся:

• Рассеиваемая мощность больше для стабилитронов и, следовательно, менее эффективна при высоких нагрузках.
• Диоды очень чувствительны к температуре.
• В схемах на основе фотодиодов необходимо усиление.
• Светодиоды дороги по сравнению с другими диодами.
• Некоторые диоды, например диоды Шоттки, имеют низкое максимальное обратное напряжение
• Они имеют высокий обратный ток и полное сопротивление.

  Также читают: 
  Что такое код CAPTCHA - как он работает, дизайн, типы, приложения 
  Что такое смарт-карта - как она работает, характеристики, типы и приложения 
  Модель OSI - Характеристики семи слоев, зачем использовать и ограничения  

Диоды, транзисторы и полевые транзисторы | Renesas

Введение в электронные схемы: 2 из 3

В нашей предыдущей сессии мы рассмотрели наиболее распространенные пассивные элементы, используемые в электронных схемах.На этот раз мы рассмотрим полупроводники и некоторые важные активные элементы, сделанные из них: диоды, транзисторы и полевые транзисторы.

Полупроводник между проводниками и изоляторами

Полупроводники расположены посередине между проводниками и изоляторами. Это материалы, такие как кремний (Si) и германий (Ge), которые сопротивляются электрическому току лучше, чем металлы, такие как серебро и алюминий, но не так хорошо, как изоляторы, такие как кварц и керамика.

Удельное сопротивление материала зависит от плотности свободных электронов, которые могут легко перемещаться при приложении напряжения.В общем, эту плотность можно довести до любого желаемого значения путем добавления соответствующих примесей к однородному материалу. Это позволяет создавать полупроводники, которые обеспечивают необходимый уровень проводимости для поставленной цели.

Полупроводник может быть N-типа или P-типа, в зависимости от того, как через него протекает ток.

Как ток проходит через полупроводник

(1) Полупроводники N-типа

На рисунке 1 показана типичная структура полупроводника N-типа.Этот полупроводник состоит из кристалла кремния, легированного атомами фосфора (P). Атом фосфора имеет пять валентных электронов, четыре из которых образуют прочные ковалентные связи с соседними атомами кремния, а пятый остается свободным. При комнатной температуре свободные электроны часто меняются местами с соседними связанными электронами; или, другими словами, любой конкретный электрон иногда будет связан, а иногда и свободен. В результате всегда есть запас свободных подвижных электронов, способных переносить ток.Такой полупроводник называется «N-типом», потому что он в основном использует свои (отрицательно заряженные) электроны для переноса тока. Между тем, донорные (легирующие) атомы, отдающие электрон в этот процесс, приобретают положительный заряд.

Рисунок 1: Структура полупроводника N-типа

(2) Полупроводники P-типа

На рисунке 2 показана структура полупроводника P-типа. В этом случае кристалл кремния был легирован атомами бора (B).Опять же, каждый атом кремния имеет четыре валентных электрона; но атомы бора, которых всего три, «недостаточны». Только небольшое количество кинетической энергии необходимо, чтобы освободить электрон от соседнего атома кремния; затем этот электрон быстро «принимается» атомом бора. В атоме кремния, однако, теперь остается «дыра», которая вскоре притягивает электрон из другого ближайшего атома кремния. По мере продолжения процесса отверстия «перемещаются», производя ток. Такой полупроводник называется «P-типом», так как большая часть его тока проходит через дырки.Атомы примеси, которые принимают электрон в этом процессе, становятся отрицательно заряженными.

Рисунок 2: Структура полупроводника P-типа

Диоды: улица с односторонним движением

Полупроводниковый диод состоит из полупроводника P-типа с одной стороны и полупроводника N-типа с другой. Носители с каждой стороны диффундируют через центральную область (соединение P-N) и объединяются в пары, создавая центральную область, в которой нет носителей. Электрически заряженные примеси в этой области образуют электрическую границу, которая останавливает дальнейшую диффузию и образование пар.Эта граничная область, свободная от носителей, называется обедненным слоем.

Если положительное напряжение подается на клемму на конце диода P-типа, а отрицательное напряжение на клемму на стороне N-типа, это «прямое» напряжение будет подталкивать больше несущих (отверстия на стороне P-типа , электроны на стороне N-типа) в обедненный слой, делая его более узким и заставляя больше носителей диффундировать через границу, образовывать пары и исчезать. Между тем, приложенное напряжение генерирует ток, который продолжает подавать больше носителей, так что ток может продолжать течь.

Если, однако, приложено напряжение обратного смещения (отрицательное на стороне P, положительное на стороне N-типа), то это напряжение будет отодвигать носители от центра к соответствующим клеммам, расширяя слой обеднения, так что текущий поток заблокирован.

Рисунок 3: Структура диода с PN-переходом

В результате диод пропускает ток только в одном направлении (называемом прямым направлением) и блокирует движение тока в другом направлении (обратном направлении).Используемый таким образом диод также называется выпрямителем: компонент, пропускающий ток только в одном направлении.

Напряжение и ток характеристики диода

На рисунке 4 показаны электрические характеристики диода. Обратите внимание, что не будет тока вообще ― даже в прямом направлении ―, если не будет приложено напряжение. Напряжение, необходимое для начала протекания тока в прямом направлении, варьируется в зависимости от материала полупроводника: от 0,7 до 0,8 В для кремниевого диода, около 0.2 В для диода с барьером Шоттки и от 2 до 5 В или более для светодиода (LED).

Для протекания тока в обратном направлении потребуется значительно более высокое напряжение; термин «напряжение пробоя» относится к обратному напряжению, выше которого ток увеличивается очень быстро с увеличением напряжения. Поскольку это напряжение пробоя по существу не зависит от тока, эти характеристики обратного напряжения могут использоваться для реализации регуляторов напряжения и других подобных функций.

Рисунок 4: Характеристики напряжения и тока диода

Твердотельный транзистор: основной компонент, впервые запущенный в эксплуатацию

Биполярный транзистор (в отличие от полевого транзистора, описанного ниже) состоит из центра P-типа или N-типа, зажатого между внешними поверхностями N-типа или P-типа. Существует два основных типа: NPN-типа (с P-типом в центре) и PNP-типа (с N-типом в центре).

На рисунке 5 показана работа транзистора NPN.База и эмиттер, вместе взятые, имеют такую ​​же структуру, как диод. В этом примере приложение прямого напряжения (около 0,7 В) вызывает протекание базового тока (I _B ), так что много свободных электронов перемещаются из области эмиттера в область базы. Если эмиттер выкачивает больше носителей, чем может быть рекомбинировано в базовой области, избыточные свободные электроны перемещаются в область коллектора в соответствии с приложенным напряжением E ₂ . В типичном приложении количество свободных электронов, выходящих из эмиттера, будет в 10-100 раз больше количества, которое может рекомбинировать в базовой области.Таким образом, ток коллектора (I _C ) будет превышать I _B на тот же коэффициент (от 10 до 100). Если I _B равен 0, то I _C также будет 0, поскольку эмиттер не будет выпускать никаких носителей.

Рисунок 5: NPN-транзистор

Другими словами, прямой ток I _B между базой и эмиттером эффективно управляет током I _C между эмиттером и коллектором. Благодаря этой особенности транзисторы могут использоваться отдельно для реализации переключателей и усилителей, при этом они также являются наиболее важным компонентом в современной электронной схеме.Их можно комбинировать множеством разных способов для создания множества сложных схем.

Транзисторы как переключатели

Как объяснялось выше, транзистор может производить ток коллектора, который во много раз превышает ток его базы. Отношение тока коллектора к току базы называется коэффициентом усиления прямого тока или hFE. Это усиление может принимать значения от 100 до 700.

Как видно из схемы, показанной на рисунке 6, приложение 0 В на клемме IN приводит к нулевому току базы и, следовательно, нулевому току коллектора.Соответственно, нет тока через сопротивление нагрузки R _L , а выход на выводе OUT составляет 12 В.

Теперь, если мы подадим достаточно высокое напряжение между базой и эмиттером (обычно около 0,7 В или выше по сравнению с 0 В), это вызовет протекание базового тока, который, в свою очередь, создаст ток коллектора, который в hFE умножает на базу. Текущий; за исключением того, что фактический ток будет ограничен резистивной нагрузкой R _L до значения ((12 В — Vce-sat (напряжение насыщения)) / R _L ).Этот тип коммутационной схемы часто используется, чтобы позволить микроконтроллеру, логической ИС или подобному небольшому компоненту управлять энергоемким устройством, которое он не может управлять напрямую, например, светодиодным индикатором питания, реле или двигателем постоянного тока.

Рисунок 6: Транзистор, работающий как переключатель

Ключевой компонент интегральных схем

Существует два основных типа полевых транзисторов (полевых транзисторов): полевые МОП-транзисторы (полевые транзисторы из металла, оксида и полупроводника) и полевые транзисторы с переходным соединением.В частности, полевые МОП-транзисторы имеют более плоскую структуру, чем биполярные транзисторы, рассмотренные выше, могут быть размещены ближе друг к другу, не подвергаясь перекрестным помехам, и могут работать с низким энергопотреблением. Поэтому они поддерживают лучшую интеграцию и миниатюризацию и стали важными компонентами ИС и БИС. Давайте кратко рассмотрим, как работает полевой МОП-транзистор.

На рисунке 7 показан МОП-транзистор N-типа. Он имеет вывод затвора («G»), под которым находится оксидная пленка, служащая изолятором. Также имеется вывод истока («S») с одной стороны от G и вывод стока («D») с другой стороны.Когда между затвором и истоком нет напряжения, полупроводник P-типа, разделяющий исток и сток, действует как изолятор. Таким образом, ток не течет между истоком и стоком.

Рисунок 7: МОП-транзистор N-типа

Однако, когда на затвор подается напряжение, оно притягивает и подтягивает свободные электроны, которые находятся прямо под затвором, в результате чего этих электронов становится много в области между истоком и стоком. Эти электроны образуют канал, по которому теперь может свободно течь ток.

Другими словами, напряжение затвора используется для управления током между истоком и стоком. МОП-транзисторы в основном используются в схемах переключателей и усилителей. Их также можно использовать для обеспечения постоянного тока, поскольку приложение фиксированного напряжения на затворе будет генерировать фиксированный ток между истоком и стоком.

На MOSFET N-типа канал является N-типом. На МОП-транзисторе P-типа канал является P-типом.

Полупроводники КМОП: важный элемент цифровых схем

Полупроводник CMOS (комплементарный MOS) — это набор полевых МОП-транзисторов, подключенных, как показано на рисунке 8.Когда на клемму IN подается напряжение 0 В или VCC, то один или другой из этих полевых МОП-транзисторов будет включен. Это означает, что между VCC и GND почти нет тока. Поэтому устройства CMOS хороши для создания логических схем с низким энергопотреблением. Большинство современных БИС и ИС построены с использованием КМОП-технологии.

Рисунок 8: Инвертор CMOS

На следующем занятии мы узнаем об основных ИС и операционных усилителях, используемых для усиления аналоговых сигналов.

Список модулей

1. Пассивные элементы
2. Диоды, транзисторы и полевые транзисторы
3. Операционные усилители, схема компаратора

Обозначения диодов

Условные обозначения диодов

Символ	Описание		Символ	Описание
	Диод (выпрямительный диод) Общее обозначение + информация			Диод (выпрямительный диод) Общее обозначение
	Диод (выпрямительный диод)			Стабилитрон Общее обозначение + информация
	Стабилитрон			Стабилитрон
	Стабилитрон			Стабилитрон
	Пин диод + информация			Пин диод
	Туннельный диод + Инфо			Туннельный диод
	Туннельный выпрямительный диод			Snap diode / SRD Step Recovery Diode + Info
	Варикап-диод / Варактор / Тунниговый диод + информация			Варикап-диод / Варактор / Тунниг-диод
	Варикап диод / варактор			Диод переменного напряжения
	диод Шоттки + информация			диод Шоттки
	Диод подавления переходных напряжений Диод ограничения напряжения Тиректор / диод TVS + информация			Диод подавления переходных напряжений Диод подавления напряжения Тиректор / диод TVS
	Диод постоянного тока Токоограничивающий диод — CLD Стабилизирующий диод — CRD + Информация			Температурный диод Температурный диод + информация
	Лазерный диод + Инфо			Лазерный диод
	Фотодиод / Фотодиод + информация			Фотодиод двунаправленный
	Общий катод фотодиода			Общий катод фотодиода
	Светодиод — LED + Инфо			Светодиод — LED Bicolor, в зависимости от полярности + Информация
	Трехцветный светодиод — LED			Магниточувствительный диод
	Ламповый диод + информация			Триод PNPN + информация
	Пробойный диод NPN			Пробойный диод ПНП
Обозначения мостового выпрямителя
	Мост Гретца / диодный мост Двухполупериодный выпрямительный мост с 4 диодами + информация			Мост Гретца Двухполупериодный выпрямительный мост с 4 диодами
	Двухполупериодный выпрямительный каскад			Регулируемый однофазный выпрямитель
	Трехфазный выпрямитель + информация			Регулируемый трехфазный выпрямитель
Светодиодный дисплей Символы
	Светодиодный дисплей, 7 сегментов + информация			Светодиодный дисплей, буквенно-цифровой e. No related posts. Разное Похожие записи Распайка интернет кабеля 8 жил: Распиновка сетевого кабеля 8 жил 09.09.2021 Напольный электрический водонагреватель: Напольные электрические накопительные водонагреватели купить по низкой цене в магазине 08.09.2021 Распред коробки внутренние: Внутренние распределительные коробки скрытой установки 06.09.2021 Монтаж щитов: Монтаж щитов, пультов и комплектных объемных устройств | Подстанции 05.09.2021 Узо марки: Выбор узо для квартиры и для частного дома, расчет номинала, выбор марки 05.09.2021 Добавить комментарий Отменить ответ Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены * Комментарий * Имя * Email * Сайт +7 495 120-13-73, 8 800 500-97-74; [email protected] [email protected] Карта сайта