Что такое диод ?
Электрод диода, подключённый к положительному полюсу источника тока, когда диод открыт (т.е. имеет маленькое сопротивление), называют анодом, подключённый к отрицательному полюсу — катодом. Диоды бывают как электровакуумными (кенотроны), так и полупроводниковыми. В настоящее время в подавляющем большинстве случаев применяются полупроводниковые диоды.
Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в 1873 году Фредериком Гутри был разработан принцип действия термионного диода, а в 1874 году Карл Фердинанд Браун разработал первые диоды на кристалле. Принципы работы термионного диода были заново открыты тринадцатого февраля 1880 года Томасом Эдисоном, и затем запатентованы (патент США №307031). Однако дальнейшего развития в работах Эдисона идея не получила. В 1890 году Браун запатентовал выпрямитель на кристалле. В 1900 Гринлиф Пикард создал первый радиоприемник на кристаллическом диоде. Термионный диод был запатентован в Британии Джоном Амброзом Флемингом (научным советником компании Маркони и бывшим сотрудником Эдисона) шестнадцатого ноября 1904 года (патент США №803684 от ноября 1905 года).
Полупроводниковые диоды используют свойство односторонней проводимости p-n перехода — контакта между полупроводниками с разным типом примесной проводимости, либо между полупроводником и металлом.
Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный (точнее, в пульсирующий). Диодный выпрямитель или диодный мост (то есть 4 (или 6 для трёхфазной схемы) диода, соединённых между собой по мостовой схеме) — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный выпрямитель применяется также в автомобильных генераторах, он преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортсети автомобиля. Использование диодного выпрямителя в сочетании с генератором переменного тока вместо генератора постоянного тока позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.
Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются во всех радиоприёмных устройствах: радиоприёмниках, телевизорах и т. п.. Используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики диода.
Диоды применяются также для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.
Известна схема диодной защиты схем постоянного тока с индуктивностями от скачков при выключении питания. Диод включается параллельно катушке так, что в «рабочем» состоянии диод закрыт. В таком случае, если резко выключить сборку, ток потечет через диод и будет уменьшаться медленно (ЭДС индукции будет равна падению напряжения на диоде), и не возникнет мощного скачка напряжения, приводящего к искрящим контактам и выгорающим полупроводникам.
Применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала с помощю конденсаторов и индуктивностей.
Этим не исчерпывается применение диодов в электронике, однако другие схемы, как правило, весьма узкоспециальны. Совершенно другую область применимости имеют специальные диоды, поэтому они будут рассмотрены в отдельных статьях.
Стабилитроны. Используют обратную ветвь характеристики диода с обратимым пробоем для стабилизации напряжения.
Туннельные диоды. Диоды, существенно использующие квантовомеханические эффекты. Имеют область т. н. «отрицательного сопротивления» на вольт-амперной характеристике. Применяются как усилители, генераторы и пр.
Варикапы. Используется то, что запертый p—n-переход обладает большой ёмкостью, причём ёмкость зависит от обратного напряжения.
Светодиоды. В отличие от обычных диодов, при рекомбинации электронов и дырок в переходе излучают свет в видимом диапазоне, а не в инфракрасном.
Полупроводниковые лазеры. По устройству близки к светодиодам, однако имеют лазерный резонатор, излучают когерентный свет.
Фотодиоды. Запертый фотодиод открывается под действием света.
Диоды Ганна. Используются для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
Диод Шоттки. Диод с малым падением напряжения при прямом включении.
Лавинно-пролётный диод. Диод, работающий за счет лавинного пробоя.
Магнитодиод. Диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
Стабисторы. При работе используется участок ветви вольт-амперной характеристики, соответствующий «прямому напряжению» на диоде.
Смесительный диод — предназначен для перемножения 2 высокочастотных сигналов. В
первые десятилетия развития полупроводниковой технологии точность изготовления диодов была настолько низкой, что приходилось делать «разбраковку» уже изготовленных приборов.
Диоды могут использоваться как датчики температуры. Диоды в прозрачном стеклянном корпусе (в том числе и современные SMD-варианты) могут обладать паразитной чувствительностью к свету (то есть радиоэлектронное устройство работает по-разному в корпусе и без корпуса, на свету).
Назад
| МИНИ ВЕРСТАК ДЛЯ ДОМА |
В “p-n” переходе нет носителей зарядов, и отсутствует движение электронов. Нет движения электронов – нет электрического тока. Диод закрыт.
Это германий (Ge), кремний (Si) и арсенид галлия (GaAs). Наибольшее распространение получил, конечно, кремний, так как запасы его в земной коре поистине огромны, поэтому стоимость полупроводниковых приборов на основе кремния весьма невысока.
Наиболее распространены следующие модификации полупроводниковых диодов:
Это узкоспециализированный диод, который применяется, например, в сварочных аппаратах инверторного типа. Диоды Шоттки являются быстродействующими, но не способны выдерживать больших обратных напряжений, поэтому вместо них применяются ультрабыстрые выпрямительные диоды, которые способны выдерживать большие обратные напряжения и огромные прямые токи. При этом их быстродействие сравнимо с быстродействием диодов Шоттки.
Для этого их монтируют на специальные радиаторы. А вот диоды, работающие в слаботочных устройствах, ни в каких радиаторах не нуждаются.
При незначительном его превышении они переходят в режим обратимого пробоя. Если кристалл диода не успевает перегреться из-за чрезмерного выделения тепла, то изделие может работать ещё долгое время.
Он образуется, когда диод закрыт. Величина обратного тока очень мала и его в подавляющем числе случаев не учитывают.
Этот ток называется прямым Iпр . Его изменения на напряжение Uоткр влияют слабо, поэтому для большинства расчетов можно принять его значение:
Подробнее про это можно посмотреть на этой странице.
Тут можно посмотреть фотографии некоторых видов диодов.
Касьян (АКА).Подсоединение диода. Что такое диод
Все мы прекрасно знаем что такое полупроводниковый диод, но мало кто из нас знает о принципе работы диода, сегодня специально для новичков я поясню принцип его работы. Диод как известно одной стороной хорошо пропускает ток, а в обратном направлении — очень плохо. У диода есть два вывода — анод и катод. Ни один электронный прибор не обходится без применения диодов. Диод используют для выпрямлении переменного тока, при помощи диодного моста который состоит из четырех диодов, можно превратить переменной ток в постоянный, или с использованием шести диодов превратить трехфазовое напряжение в однофазовое, диоды применяются в разнообразных блоках питания, в аудио — видео устройствах, практически повсюду.
Потенциометр — это переменный резистор, в основном три соединения. Изменение сопротивления осуществляется путем поворота или нажатия. Символ переключателя и типы потенциометра. Значение, заданное на потенциометре, относится к сопротивлению между двумя внешними соединениями, это фиксировано. Сопротивление между средним портом и одним из двух внешних портов может варьироваться от 0 Ом до указанного значения из-за механического перемещения скользящего контакта.
Диод — это электронный компонент, который позволяет току течь только в одном направлении. Символ переключателя и типы диодов. В зависимости от того, как диод используется в цепи, говорят о прямом или обратном направлении. В прямом направлении сначала должно быть превышено так называемое пороговое напряжение, чтобы ток мог протекать через диод. В обычных кремниевых диодах это около 0, 7 вольт. Это напряжение падает на диод, что приводит к уменьшению напряжения вокруг этих 0, 7 В для оставшихся нагрузок в цепи.
На выходе диода можно заметить спад начального уровня напряжения на 0,5-0,7 вольт. Для более низковольтных устройств по питанию используют диод шоттки, на таком диоде наблюдается наименьший спад напряжения — около 0,1В. В основном диоды шоттки используют в радио передающих и приемных устройствах и в других устройствах работающих в основном на высокой частоте. Принцип работы диода с первого взгляда достаточно простой: диод — полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью электрического тока.
Падение напряжения на диоде. Светоизлучающий диод представляет собой полупроводниковое устройство, излучающее свет, когда ток течет в прямом направлении через светоизлучающий диод. Светоизлучающие диоды могут излучать свет на разных длинах волн, то есть на разные цвета.
Символ переключателя и дизайн светоизлучающего диода. При использовании светоизлучающего диода соблюдайте правильную полярность — отрицательное соединение светоизлучающего диода можно распознать с помощью уплощения корпуса.
Соединительные провода светоизлучающего диода также предоставляют информацию о правильной полярности — длинный провод представляет собой положительное соединение, тем меньше отрицательный.
Вывод диода подключенный к положительному полюсу источника питания называют анодом, к отрицательному — катодом. Кристалл диода в основном делают из германия или кремния одна область которого обладает электропроводимостью п — типа, то есть дырочная, которая содержит искуственно созданный недостаток электронов, друггая — проводимости н — типа, то есть содержит избыток электронов, границу между ними называют п — н переходом, п — в латыни первая буква слова позитив, н — первая буква в слове негатив. Если к аноду диода подать положительное напряжение, а к катоду отрицательное — то диод будет пропускать ток, это называют прямым включением, в таком положении диод открыт, если подать обратное — диод ток пропускать не будет, в таком положении диод закрыт, это называют обратным подключением.
Две характеристики светоизлучающего диода — это его рабочее напряжение и ток, при котором светодиод светит наиболее ярко.
Конденсатор может хранить электрический заряд или электрическую энергию. Количество электрического заряда, которое может хранить конденсатор, указывается его мощностью. Единицей мощности является Фарад.
Построены конденсаторы двух электропроводящих поверхностей, между которыми имеется изоляционный слой. При использовании конденсатора в электронной цепи также учитывается вторая характеристика этого компонента — максимальное напряжение, на котором может заряжаться конденсатор. Это обозначено на корпусе отпечатком и должно быть выше напряжения, с которым конденсатор заряжается в электронной цепи.
Обратное сопротивление диода очень большое и в схемах его принимают ка диэлектрик (изолятор). Продемонстрировать работу полупроводникового диода можно собрать простую схему которая состоит из источника питания, нагрузки (например лампа накаливания или маломощный электрический двигатель) и самого полупроводного диода. Последовательно подключаем все компоненты схемы, на анод диода подаем плюс от источника питания, последовательно диоду, то есть к катоду диода подключаем один конец лампочки, другой конец той же лампы подключаем к минусу источника питания.
Мы наблюдаем за свечением лампы, теперь перевернем диод, лампа уже не будет светится поскольку диод подключен обратно, переход закрыт. Надеюсь каким то образом это вам поможет в дальнейшем, новички — А. Касьян (АКА).
Символы схемы и конструкции конденсатора. Наиболее распространенными являются три типа конденсаторов: пленочные конденсаторы, керамические конденсаторы и электролитические конденсаторы. Электролитические конденсаторы никогда не должны работать с неправильно поляризованным напряжением — существует опасность взрыва!
Транзисторы — это электронные полупроводниковые приборы, которые могут переключать или увеличивать электрические токи без механического движения. Символ переключателя и типы транзисторов. Транзистор имеет три контакта: коллектор С, базу В и эмиттер. Принцип работы транзистора основан на том, что ток между двумя терминалами управляет потоком тока между двумя другими терминалами.
Диод – простейший полупроводниковый или вакуумный прибор, имеющий два контакта.
Главное свойство этого элемента – так называемая односторонняя проводимость.
Это означает, что в зависимости от полярности, полупроводник имеет кардинально разную проводимость. Меняя направление тока, можно открывать или закрывать диод. Свойство широко применяется в самых разных областях схемопостроения.
Однако транзистор может использоваться не только как выключатель, который отключается, а от текущего потока от коллектора к эмиттеру, но ток-коллектор-эмиттер зависит от величины тока от базы до эмиттера. Далее также максимальное напряжение, с которым может работать транзистор, и максимальный ток основного тока и тока коллектора является характеристикой транзистора.
Диод — это своего рода текущий обратный клапан. Он пропускает ток только в одном направлении и фиксирует его в другом. Транзисторы могут включать и выключать питание в цепи или непрерывно менять его между этими двумя состояниями. Мы берем батарею как источник энергии, а потребителем — свет. В простой схеме вы включаете и выключаете лампу с помощью переключателя.
Вместо переключателя включения вы можете также установить диод. Диоды — очень простые полупроводниковые приборы. При подключении элементов с помощью электрических проводов убедитесь, что кольцо, напечатанное на диоде, указывает на лампу.
Принцип действия следующий:
Радиоэлемент состоит из токового перехода с интегрированными рабочими контактами – анодом и катодом.
Прикладывая к электродам прямое напряжение (анод – положительный, катод – отрицательный), мы открываем переход, сопротивление диода становится ничтожно малым, и через него протекает электрический ток, именуемый прямым.
Когда цепь закрыта, загорается лампочка. Диод означает «два электрода». Это означает анод и катод, два диодных соединения. Сердцем диода является кремниевый полупроводниковый кристалл. В символе стрелка представляет собой анод, перекладиной является катод. В цепи положительный полюс батареи был подключен к наконечнику наконечника диода, и лампа загорелась. Если бы мы включили батарею, отрицательный полюс батареи был бы на аноде.
Результат: Лампа остается темной. Поскольку ток не течет, он говорит: диод блокирует.
После повторного включения батареи снова загорается лампочка. Реализация: диод — это своего рода текущий обратный клапан. Известно, что ток течет физически от минус до плюс. На практике, например, при просмотре электронных схем и реальных компонентов, используется «техническое направление тока». Предполагается, что ток протекает от положительного к отрицательному потенциалу напряжения. Это упрощает понимание схем.
Если поменять местами полярность: то есть на анод подать отрицательный потенциал, а на катод – положительный, сопротивление перехода возрастает настолько, что принято считать его стремящимся к бесконечности. Электрический ток (обратный) фактически равен нулю.
Основные разновидности диодов – не полупроводниковые и полупроводниковые
Первый вид широко использовался в эпоху радиоламп, до начала масштабного применения полупроводников. В колбе, являющейся корпусом радиодетали, мог быть специальный газ или вакуум.
Надежность и мощность газонаполненных (вакуумных) диодов не вызывает нареканий, однако крупные габариты и необходимость прогрева для выхода на рабочие характеристики, ограничивает применение.
Речь идет о «нормальном» транзисторе, биполярном транзисторе. Транзисторы обычно могут включать и выключать питание в цепи или постоянно менять его между этими двумя состояниями. Поведение транзистора аналогично поведению крана: его можно полностью включить или закрыть. В промежутках между всеми возможными количествами потока воды при частичном открытии и закрытии. В первом случае он передается в транзисторное средство, он действует как коммутатор. Во втором случае он работает как усилитель. Хотя один транзистор может переключаться и управляться, сегодняшние транзисторы производятся только для одной из этих задач.
Для работы требовалось предварительно разогреть один из электродов – катод. После чего внутри лампы возникала электронная эмиссия, и между рабочими электродами протекал ток (в одном направлении).
Вот почему электронный инженер проводит различие между переключающими транзисторами и усилителями. Как и диод, транзистор работает с кремниевыми полупроводниковыми кристаллами. Однако, в отличие от диода, транзистор представляет собой не два, а три слоя или зоны.
Каждая из этих зон имеет свое собственное соединение. С помощью небольшого базового тока контролируется большой рабочий ток. Отношение выходного тока к входному току называется коэффициентом усиления тока транзистора. Это может приблизиться примерно до 100 раз. Диод — это электронный компонент двух терминалов, который позволяет току циркулировать через него только в одном направлении.
Усилитель собран из вакуумных диодов
Полупроводниковые диоды. Рабочим элементом является полупроводниковый материал с интегрированными контактами-электродами.
Поскольку кристалл может работать в любых условиях (ток протекает непосредственно в его теле), необходимости помещения в вакуум или особую газовую среду нет.
Требуется лишь механическая защита, ибо все полупроводниковые материалы хрупкие.
Диоды являются одним из компонентов, которые могут иметь больше применений в электронике, их задача может состоять в том, чтобы просто защитить зону цепи, по которой мы не хотим, чтобы ток циркулировал в том направлении, которое не должно до полного устранения отрицательной части сигнала, в этом случае они называются выпрямителями. Рассмотрим некоторые примеры этих случаев.
Простой пример: кто никогда не слышал фразу «осторожно положить батареи, если вы положите их назад, это портит?» Эта фраза, столь типичная для пожилых людей, будет во многих случаях верна, многие из компонентов, которые Они используют, чтобы цепи имели полярность, то есть они не равны для подключения к источнику питания. К счастью, избегайте того, что вы действительно можете испортить что-то по ошибке, например, поместив батарею в противоположном направлении, просто установите диод. Таким образом, если мы попытаемся подавать схему с измененной полярностью, диод предотвратит прохождение тока тока, чтобы он не создавал проблем.
Такие детали компактны, для их изготовления требуется меньше материала, да и себестоимость ниже. Поэтому до 95% современной элементной базы – это именно полупроводниковые диоды.
Что такое диод, и для чего он нужен?
Прежде всего, рассмотрим классификацию радиоэлементов. Поскольку вакуумные и газонаполненные диоды являются скорее экзотикой, рассматривать будем лишь полупроводниковые приборы.
Представьте, что схема принадлежит выпрямителю источника питания. Мы получаем переменный ток через вход, то есть, альтернативно, мы получаем ток и положительны для каждого входа. При входе в диодный мост существует только один путь, который может следовать за текущим, а другой, который может следовать только за — независимо от того, какая сторона входит в схему, всегда оставляйте стороной от розетки, которая соответствует вашему знак.
«Нормальными» диодами являются те, которые просто имеют качество пропускания тока только в одном направлении. Обычно они называются просто «диодами», без фамилии.
Эти диоды используются в качестве конденсаторов переменной мощности. Когда наоборот, их способность меняется, поскольку они получают напряжение, которое они получают.
Классификация по назначению:
Выпрямительные.
Самый распространенный тип элемента. Применяется для получения постоянного тока из переменного. Для этого применяются специальные выпрямительные схемы – мосты.
Выпрямительные сборки настолько популярны, что они выпускаются сразу в готовом виде, диоды имеют общий корпус и четыре контакта с маркировкой.
До сих пор мы видели, что если мы применяем ток к цепи с диодом, установленным на обратное, этот диод не пропускает ток. Теперь, что произойдет, если мы увеличим напряжение, которое мы применяем к схеме? В нормальном диоде ответ будет немного интересным: ничего. Диод по-прежнему не пропускает ток, и если он больше, чем его компоненты могут поддерживать, он будет гореть. Это то, что отличает их от диода Зенера. Последние ведут себя точно как обычный диод, но могут передавать часть тока, который применяется к ним, как инверсный, если напряжение достаточно высокое.
Детекторные.
Используется способность детали детектировать сигнал. Применяется в основном в радиоприемниках. Многие радиолюбители знакомы с термином «детекторный приемник». Его работа построена на детекторном диоде.
Как следует из названия, это диоды, реагирующие на свет. В отсутствие света они ведут себя как выпрямительные диоды, но наоборот позволяют пропускать ток, если на них падает свет. Есть фотодиоды, чувствительные к разным типам света. Например, кремниевые фотодиоды реагируют на лампу накаливания, а германиевые диоды реагируют на инфракрасный свет. Они также используются для считывания импульсов, управляемых оптическим волокном.
Они, вероятно, наиболее известны и известны широкой публике. Сегодня редко бывает электрическая цепь, у которой нет хотя бы одного из этих светодиодов. Он работает как выпрямительный диод, но имеет характеристику, что, когда ток проходит через него, он излучает свет. Это может быть в видимом спектре или в спектре, который ускользает от нас.
Импульсные.
Исходя из названия, применяются в импульсных схемах.
Смесительные.
Используются в системах преобразования высокочастотных токов в сигналы промежуточной частоты.
Ограничительные.
На них строятся схемы защиты аппаратуры от скачков напряжения.
Умножительные. Их сфера применения – умножители напряжения.
Внутренне диод состоит из двух частей кремния. Эти куски добавляются к этим частям примесей кремния, один из которых, примеси добавляются к другим материалам, так что один положительно заряжен и другой отрицательно. Электрический ток на самом деле является потоком электронов.
Ток не может идти никуда, мы говорим, что диод находится в обратном порядке и Поэтому он не является драйвером. Поскольку это устройство подсвечивается, когда ток проходит через него, очень легко видеть, когда ток проходит, а когда нет. Сборка будет просто следующей.
Генераторные. Используются в генераторах частоты.
Настроечные и параметрические.
Используются в схемах с управляемыми характеристиками, для настройки и поддержания параметров.
В зависимости от назначения, диоды бывают:
- Низкочастотными;
- Высокочастотными;
- Для работы со сверхвысокими частотами (СВЧ).
Классификация конструктивного исполнения:
Диод Шоттки.
В качестве полупроводника используется металл, вместо классического p-n перехода. За счет этого, диод имеет мизерное падение напряжения при прямом токе. Широкое применение такой конструкции ограничено существенным недостатком – при значительном обратном токе диод быстро выходит из строя. Эта особенности учитывается при его проверке.
Как проверить диод Шоттки? Контроль в режиме «проверка диода» может показать положительный результат, даже при пробитом полупроводнике. Необходимо замерять сопротивление между рабочими электродами в прямом и обратном подключении в режиме «прозвонка».
Тестер в одном случае показывает низкое сопротивление, а в другом – бесконечно большое.
Такой диод исправен.
При подозрении на «пробой» проведите измерение в диапазоне «20 кОм». Сопротивление обратному току должно быть бесконечно большим. При значении 1-2 кОм – диод неисправен.
Посмотрите видео на тему: «Как проверить диод Шоттки мультиметром».
Стабилитрон.
Способность давать стабильные токи в режиме пробоя – особенность диода, которая применяется в стабилизаторах напряжения. В данном случае конструктивный недостаток применяется как основная характеристика. Как проверить диод-стабилитрон ? Также, как обычный диод. Напряжение тестера не способно организовать пробой с обратным током.
Стабистор.
Назначение такое же, как у стабилитрона, но зависимость напряжения от силы тока тут меньше. Поэтому стабисторы применяются для меньших напряжений.
Диод Ганна.
Эти детали вообще не имеют p-n перехода в полупроводниковом кристалле. Его работа основана на собственных эффектах монокристалла, в отличие от перехода в классическом диоде.
Применяется в диапазонах СВЧ. Внимание! Проверка диода мультиметром невозможна. Для этого применяются стенды СВЧ.
Варикап.
Некая смесь диода с конденсатором. Емкость зависит от обратного напряжения p-n перехода. Применяются в радиосвязи, на них строятся колебательные контуры.
При попадании световой энергии на чувствительный элемент – в p-n переходе возникает разность потенциалов. Замкнув цепь, мы получаем электрический ток. Принцип фотодиодов применен в солнечных элементах электростанций. Широкое распространение эти элементы получили в датчиках освещенности и движения.
Как проверить фото-диод тестером? Подключиться к электродам в режиме измерения постоянного напряжения и направить не кристалл мощный свет. На шкале появится значение напряжения.
Светодиод.
На этом элементе остановимся подробнее. Элемент работает так же, как обычный полупроводниковый диод. Пропускает ток лишь в одном направлении. Однако его кристалл начинает излучать свет при определенной силе тока.
Для усиления яркости, место p-n перехода покрывают люминофором. В результате сила света может достигать десятков люменов на одном кристалле.
Подбирая различные материалы, можно получить любой спектр – от инфракрасного до видимого (разных цветов), и ультрафиолетового.
Как проверить светодиод мультиметром?
Проверка проводимости не отличается от обычного диода. Ток протекает только в одном направлении. А вот светиться диод начинает лишь при превышении напряжения падения. Для однокристальных деталей это диапазон 2,5-3,6 вольта. Убедитесь в том, что ваш тестер имеет питание от 3 вольт и выше.
Подробно о проверке диода и светодиода рассказано в этом видео.
назначение, характеристики данного полупроводникового элемента, достоинства и аналоги
Диод IN4007 является очень мощным полупроводниковым устройством , которое чаще всего используется в блоках питания, а именно в их выпрямительной части, то есть в диодном мосту.
Основная задача таких полупроводниковых элементов заключается в том, что они участвуют в преобразовании переменного напряжения в постоянное, так как именно на этом напряжении сейчас работают почти все микроэлектронные компоненты.
Принцип работы такого диода довольно прост и заключается в следующем: он открыт в одном направлении, что позволяет сигналу проходить по нему, но в случае смены полярности диод закрывается, что делает невозможным прохождение через него любого импульса.
Такой диод производится компаниями, которые базируются на Тайване. При производстве задействуют производственные мощности таких компаний, как Rectron Semicondactor и Diodes. Конечно же, можно встретить на рынке диоды, которые были произведены и другими компаниями, но они встречаются уж очень редко.
Характеристики диода IN4007
После того как были замолвлены пару словечек о назначении и о самом предмете, который может быть интересен пользователю, можно перейти непосредственно к самим характеристикам вышеназванного диода.
Знание его характеристик поможет любому мастеру грамотнее и продуктивнее использовать диод по его прямому назначению.
Итак, диод IN4007 обладает следующими характеристиками:
- вес этого элемента, используемого в блоках питания, составляет всего 0,35 грамма;
- 250 градусов по Цельсию — такова температура пайки устройства и это при условии, что не будет превышен временной лимит в 10 секунд;
- катод на данных элементах обозначается специальным кольцом, которое можно наблюдать на корпусе;
- напряжение, максимальное для элемента (также называемое «пиковым»), не может превышать значение более 1000 В;
- элемент имеет свой диапазон рабочих температур, который заключается между следующими температурными показателями: от -55 до 125 градусов по Цельсию;
- также требуется следить за максимальным значением тока, которое может проходить через данное устройство. Данный показатель не должен превышать 1 А;
- при открытом p-n переходе максимальное падение напряжения не может равняться более 1 В при силе тока в 1 А.
При более внимательном рассмотрении приложенных характеристик этого диода, можно заметить, тот факт, что это довольно мощный элемент, который будет способен осуществлять работу с 220 В и с 380 В. Поэтому анализируя именно эти показатели, можно понять, что данные диоды создавались именно для блоков питания. Наиболее часто эту деталь можно встретить в выпрямительной части схемы.
Видео: Диоды IN4007 1.0A 1000V с Aliexpress
Назначение
После рассмотрения основных характеристик этого диода, можно подробнее обозначить назначения данного элемента, чтобы пользователь, ещё не знакомый с ним, смог лучше разобраться, как применять его в будущем.
Основная сфера, в которой применяются указанные устройства — это, конечно же, диодные мосты. Это было указано ещё в начале статьи. Далее, в качестве другой сферы их применения, но уже менее востребованной, можно указать силовую электронику. В данной сфере они используются в качестве различных аналоговых усилителей. В случае внедрения таких диодов в определённое устройство, можно значительно улучшить имеющиеся характеристики.
Также диоды IN4007 отлично себя зарекомендовали в случае их встраивания в регулируемые источники питания. По свидетельству специалистов, именно данные диоды являются наиболее предпочтительным вариантом для устройств такого типа, поэтому рекомендуется использовать именно их.
Серия устройств IN4001-IN4007
Следует помнить, что представленный элемент IN4007 является лишь одним из представителей довольно большого семейства устройств такого класса. Кроме этой модели, существуют и другие, наименования которых варьируются от модели IN4001 до IN4006. Какие ещё модели находятся в представленном диапазоне можно легко догадаться, так как во всей этой серии меняется только последний индекс. По нему, кстати, можно узнать больше и о самом устройстве. Дело в том, что чем меньше последний индекс в названии диода, тем меньше полупроводниковый элемент, использующийся в устройстве.
Представители этого семейства устройств, в процессе их эксплуатации продемонстрировали интересное свойство, которое заключается в том, что они способны изменять свою ёмкость. Данный показатель напрямую зависит от величины обратного напряжения, которое было приложено к устройству. Исходя из этого интересного качества, мастера пришли к выводу, что данные элементы можно применять в качестве временных заменителей варикапов.
Кстати, между прочим, IN4007 может быть использован в качестве заменителя всех предыдущих устройств данной серии, так как является самым мощным из них, что можно определить по самому высокому последнему индексу. Поэтому в случае отсутствия диодов этой серии, но с другим индексом, можно с лёгкостью выйти из ситуации, заменив их диодом IN4007, который является наиболее универсальным.
Аналоги диода IN4007
Можно, кстати, упомянуть и об аналогах, которые существуют на рынке и которые способны заменить данный элемент в случае необходимости, и в случае его отсутствия под рукой.
Если пользователю чужды все иностранные разработки и сердцем он с отечественным производителем, то у него есть повод для радости, так как существует отечественный аналог диоду IN4007, который полностью соответствует ему по всем характеристикам — модель КД258Д. Они ничем не уступает иностранному аналогу, так что в случае приобретения, пользователь не рискует потерять в производительности.
Кроме этого, похожими характеристиками обладают следующие модели различных производителей:
- Diotec Semiconductor — модели IN3549, IN2070 и 10D4;
- Thomson — BYW27-1000, BY156;
- Philips — BYW43;
- Motorola — HEPR0056RT.
Тут следует указать тот факт, что это далеко не все существующие аналоги рассматриваемого устройства, но они уж точно являются самыми популярными.
Видео: Питание светодиода от 220 вольт
Выводы
Диод IN4007 очень часто используется для различных версий блоков питания. Этот полупроводниковый элемент можно назвать просто незаменимым, если требуется создание или ремонт таких устройств. К тому же в силу своей универсальности, IN4007 может заменить собой любую модель из своего семейства.
Диод IN4007 зарекомендовал себя устройством весьма надёжным, универсальным, да и стоит он относительно недорого, что делает его довольно доступным для любого пользователя. При учёте всех вышеуказанных достоинств, неудивительно почему данный полупроводниковый элемент столь популярен.
Видео: Диоды 1N4007 из Китая
Что такое диод и какие его разновидности бывают?
Диодом называют элемент электроники, что обладает нелинейными напряженно-силовыми токовыми параметрами. Особенностью таких изделий является неодинаковость проводимости при изменении полярности примененного напряжения.
Диоды можно приобрести в специализированных торговых точках либо на интернет площадках, например https://telemetrya.ru/catalog/diody/, где указаны необходимые для выбора характеристики товара.
Типы доступных на рынке диодовСовременная электронная промышленность предлагает вниманию покупателя различные виды подобных изделий. Качество и долговечность зависят от изготовителя. Выделяют следующие типы диодов:
- Изделия выпрямительного вида с малыми мощностями. К этому классу относят диоды прямого тока до трех сотен мА. Частота при среднем показателе выпрямительного допускаемого тока – полсотни Гц. Значение наибольшего напряжения – до 1200 В.
- Выпрямительного типа со средними мощностными характеристиками. Отличаются невысокими значениями обратного тока.
- Полупроводникового вида. Это устройства, что оснащены одним выпрямляющим электрическим переходом, а также двумя выводами. Такие диоды имеют свои подтипы.
- Силового типа. Функционируют в промежутке 10 А и выше. Обратное максимально допустимое напряжение составляет до 6 тыс. В. Производятся такие изделия из кремниевых материалов.
При выборе диода следует предварительно внимательно ознакомиться с требованиями оборудования. Дополнительно стоит заметить, что лучше не экономить на таких изделиях, поскольку это может привести к поломкам в цепи.
Функциональное назначение диодовПодобные изделия применяют для изготовления одноименных мостов. Такое устройство имеет выпрямительное назначение. Чаще всего используется в генераторах автомобилей, поскольку может значительно уменьшить размер такого оборудования.
Диодные детекторы – это еще один тип устройств, в которых применяются одноименные изделия. Такие приспособления выступают частью конструкции множества приборов, что используются в быту. Основной функцией является защита схем оборудования от перегрузки.
Диоды применяются в создании резисторов для ограничения токов. Такие приспособления служат своеобразным ограничителем проходящего тока. Отвечают за безопасность в цепи.
Диодный переключатель – применяется для соединения высокочастотных сигналов. Управляется такое приспособление с помощью электротока постоянного типа, сигнального управления, а также сепарации высоких частот.
Искрозащитные устройства также изготавливаются из диодов. Контролируют показатели напряжения в цепи.
Вы знали что это такое?
Что такое диод перехода?
Соединительный диод — это полупроводниковый кристалл, обычно сделанный из кремния, с двумя электрическими клеммами. PN-диод является наиболее распространенным типом полупроводниковых диодов. Характеристики переходного диода обычно позволяют ему легко проводить ток в одном направлении, но не в другом. Соединительные диоды могут использоваться для преобразования переменного тока (AC) в постоянный ток (DC), измерения температуры и защиты цепей от повреждающих напряжений. Они также могут создавать и воспринимать свет, формировать логические элементы и выполнять множество других функций. Различные типы соединительных диодов используются в таких устройствах, как радиоприемники, телевизоры и CD-приводы, среди многих других электронных устройств.
При создании переходного диода его кристалл имплантируется с положительными носителями заряда p-типа, называемыми отверстиями, с одной стороны. Другая сторона имплантирована с отрицательными носителями заряда n-типа, которые являются электронами. Тонкая область между ними известна как PN-переход. Некоторые электроны блуждают через соединение, чтобы соединиться с отверстиями, и наоборот. Это создает узкую область нейтрального заряда вокруг перехода, называемую обедненным слоем.
Когда прямое напряжение смещения прикладывается к соединительному диоду, оно обычно направляет больше электронов в область n-типа. Это также заставляет больше дыр в области p-типа. По мере увеличения этого напряжения слой обеднения сужается. Это облегчает прохождение тока через соединение. Когда прямое смещение превышает определенное напряжение, ток может течь довольно легко.
Если применяется обратное, обратное напряжение смещения, можно извлечь больше дырок из области p-типа и больше электронов из области n-типа. Отверстия и электроны отводятся от соединения, расширяя слой обеднения. Это обычно затрудняет течение тока. По мере увеличения напряжения обратного смещения ток через переход замедляется почти до нуля. Оставшийся ток утечки часто очень мал, но может увеличиваться с температурой диодного перехода.
Соединительный диод имеет много применений, связанных с его способностью проводить ток только в одном направлении. Например, он может преобразовывать переменный ток в постоянный, также известный как выпрямление. Он также может отделить аудиосигнал от радиочастотного (РЧ) сигнала в радиоприемнике. В схемах управления соединительные диоды могут обеспечивать защиту от скачков напряжения, когда сильноточные устройства, такие как двигатель или катушка реле, включены или выключены. Многие типы интегральных микросхем используют диоды на каждом контакте, чтобы предотвратить чрезмерное внешнее напряжение от повреждения чипа.
Соединительные диоды могут быть очень чувствительными к свету без темного пластика, в котором они обычно заключены. Они обычно используются в качестве фотодиодов для обнаружения света и в солнечных элементах для преобразования света в электричество. Светодиод (LED) является переходным диодом, который генерирует фотоны. Светодиоды существуют в различных цветах и могут излучать свет от инфракрасного до ультрафиолетового. Они часто используются в качестве индикаторов состояния в электронных устройствах. Лазерный диод генерирует свет одной длины волны, который обычно фокусируется через полированную полость в его упаковке. Лазерные диоды часто используются в высокоскоростных коммуникациях и бытовых CD / DVD приводах.
Другие применения соединительных диодов включают в себя логические элементы, матричные клавиатуры, датчики температуры и регуляторы напряжения. Соединительный диод также может действовать как конденсатор, управляемый переменным напряжением; схема настройки радио или телевидения может изменять размер обедненного слоя диода, что, в свою очередь, изменяет емкость.
ДРУГИЕ ЯЗЫКИ
Подробное устройство и принцип работы светодиода
С момента открытия красного светодиода (1962 г.) развитие твердотельных источников света не останавливалось ни на миг. Каждое десятилетие отмечалось научными достижениями и открывало для ученых новые горизонты. В 1993 году, когда японским ученым удалось получить синий свет, а затем и белый, развитие светодиодов перешло на новый уровень. Перед физиками всего мира стала новая задача, суть которой заключалась в использовании светодиодного освещения в качестве основного.
В наше время можно сделать первые выводы, свидетельствующие об успехах становления светодиодного освещения и продолжающейся модернизации светодиода. На прилавках магазинов появились светильники со светодиодами, изготовленными по технологии COB, COG, SMD, filament.
Как устроен каждый из перечисленных видов, и какие физические процессы вынуждают полупроводниковый кристалл светиться?
Что такое светодиод?
Перед разбором устройства и принципа работы, кратко рассмотрим, что светодиод из себя представляет.
Светодиод – это полупроводниковый компонент с электронно-дырочным переходом, создающий оптическое излучение при пропускании электрического тока в прямом направлении.
В отличие от нити накала и люминесцентных источников света, испускаемый свет светодиодом лежит в небольшом диапазоне спектра. То есть кристалл светоизлучающего диода испускает конкретный цвет (в случае со светодиодами видимого спектра). Для получения определенного спектра излучения в светодиодах используют специальный химический состав полупроводников и люминофора.
Устройство, конструкция и технологические отличия
Существует много признаков, по которым можно классифицировать светодиоды на группы. Одним из них является технологическое отличие и небольшое различие в устройстве, которое вызвано особенностью электрических параметров и будущей сферой применения светодиода.
DIP
Цилиндрический корпус из эпоксидной смолы с двумя выводами стал первым конструктивом для светоизлучающего кристалла. Закругленный цветной или прозрачный цилиндр служит линзой, формируя направленный пучок света. Выводы вставляются в отверстия печатной платы (DIP) и с помощью пайки обеспечивают электрический контакт.Излучающий кристалл располагается на катоде, который имеет форму флажка, и соединяется с анодом тончайшим проводом. Существуют модели с двумя и тремя кристаллами разного цвета в одном корпусе с количеством выводов от двух до четырёх. Кроме этого, внутри корпуса может быть встроен микрочип, управляющий очередностью свечения кристаллов либо задающий чистоту его мигания.
Светодиоды в DIP корпусе относятся к слаботочным, используется в подсветке, системах индикации и гирляндах.В попытках нарастить световой поток, появился аналог с усовершенствованным устройством в DIP корпусе с четырьмя выводами, известный как «пиранья». Однако увеличенная светоотдача нивелировалась размерами светодиода и сильным нагревом кристалла, что ограничило область применения «пираньи». А с появлением SMD технологии их производство практически прекратилось.
SMD
Полупроводниковые приборы с креплением на поверхность печатной платы коренным образом отличаются от предшественников. Их появление расширило возможности конструирования систем освещения, позволило снизить габариты светильника и полностью автоматизировать монтаж. Сегодня SMD-светодиод – это самый востребованный компонент, используемый для построения источников света любых форматов.Основа корпуса, на которую крепится кристалл, является хорошим проводником тепла, что в разы улучшило отвод тепла от светоизлучающего кристалла. В устройстве белых светодиодов между полупроводником и линзой присутствует слой люминофора для задания нужной цветовой температуры и нейтрализации ультрафиолета. В SMD-компонентах с широким углом излучения линза отсутствует, а сам светодиод имеет форму параллелепипеда.
COB
Chip-On-Board – одно из новейших практических достижений, которое в ближайшем будущем займет лидерство по производству белых светодиодов в искусственном освещении. Отличительная черта устройства светодиодов по технологии COB заключается в следующем: на алюминиевую основу (подложку) через диэлектрический клей крепят десятки кристаллов без корпуса и подложки, а затем полученную матрицу покрывают общим слоем люминофора. В результате получается источник света с равномерным распределением светового потока, исключающий появление теней.Разновидностью COB является Chip-On-Glass (COG), которая подразумевает размещение множества мелких кристаллов на поверхности из стекла. В частности, широко известны филаментные лампы на 220 В, в которых излучающим элементом служит стеклянный стержень со светодиодами, покрытыми люминофором.
Принцип работы светодиода
Несмотря на рассмотренные технологические особенности, работа всех светодиодов базируется на общем принципе действия излучающего элемента. Преобразование электрического тока в световой поток происходит в кристалле, который состоит из полупроводников с разным типом проводимости. Материал с n-проводимостью получают путем его легирования электронами, а материал с p-проводимостью – дырками. Таким образом, в сопредельных слоях создаются дополнительные носители заряда противоположной направленности.
В момент подачи прямого напряжения начинается движение электронов и дырок к p-n-переходу. Заряженные частицы преодолевают барьер и начинают рекомбинировать, в результате чего протекает электрический ток. Процесс рекомбинации дырки и электрона в зоне p-n-перехода сопровождается выделением энергии в виде фотона.Вообще, данное физическое явление применимо ко всем полупроводниковым диодам. Но в большинстве случаев длина волны фотона находится за пределами видимого спектра излучения. Чтобы заставить элементарную частицу двигаться в диапазоне 400-700 нм ученым пришлось провести немало экспериментов с подбором подходящих химических элементов. В результате появились новые соединения: арсенид галлия, фосфид галлия и более сложные их формы, каждая из которых характеризуется своей длиной волны, а значит, и цветом излучения.
Кроме полезного света, испускаемого светодиодом, на p-n-переходе выделяется некоторое количество теплоты, которая снижает эффективность полупроводникового прибора. Поэтому в конструкции мощных светодиодов должна быть продумана возможность реализации эффективного отвода тепла.
Введение в диоды и выпрямители | Диоды и выпрямители
Все о диодах
Диод — это электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диодов в современной схемотехнике является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии. Полупроводниковые диоды обозначены на схематических диаграммах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно используется для малосигнальных устройств, I ≤ 1 A.Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I> 1 А.
Схематический символ полупроводникового диода: стрелки указывают направление тока.
При включении в простую схему «батарея-лампа» диод пропускает или предотвращает прохождение тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения. (рисунок ниже)
Работа диода: а) ток разрешен; диод смещен в прямом направлении. (b) Текущий поток запрещен; диод имеет обратное смещение.
Когда полярность батареи такова, что ток может течь через диод, говорят, что диод имеет прямое смещение . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод имеет обратное смещение . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнут» при прямом смещении и «разомкнут» при обратном смещении.
Направление стрелки символа диода указывает направление тока в обычном потоке.Это соглашение справедливо для всех полупроводников, на схемах которых есть «наконечники стрел». Обратное верно, когда используется поток электронов, когда направление тока направлено против «стрелки».
Гидравлический обратный клапан Аналог
Поведение диодааналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратным клапаном . Обратный клапан позволяет жидкости проходить через него только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.
Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) Допустимый ток.(b) Текущий поток запрещен.
Обратные клапаны — это, по сути, устройства, работающие под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия задвижки (в показанной аналогии большее давление жидкости справа, чем слева). Если давление имеет противоположную «полярность», перепад давления на обратном клапане закроется и удержит заслонку, так что потока не будет.
Как и обратные клапаны, диоды, по сути, представляют собой устройства, работающие от давления (напряжения).Существенная разница между прямым и обратным смещением заключается в полярности падения напряжения на диоде. Давайте подробнее рассмотрим простую схему батарея-диод-лампа, показанную ранее, на этот раз исследуя падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.
Измерения напряжения диодной цепи: (a) Прямое смещение. (b) Обратное смещение.
Конфигурация диода прямого смещения
Диод с прямым смещением проводит ток и понижает на нем небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампе.Если полярность батареи меняется, диод становится смещенным в обратном направлении и сбрасывает всех напряжения батареи, не оставляя лампе ничего. Если мы считаем диод самодействующим переключателем (замкнутым в режиме прямого смещения и разомкнутым в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл. Наиболее существенное различие заключается в том, что диод при проводке падает намного больше напряжения, чем средний механический переключатель (0,7 вольт против десятков милливольт).
Это падение напряжения прямого смещения, проявляемое диодом, связано с действием области обеднения, образованной P-N переходом под влиянием приложенного напряжения.Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области P-N-перехода существует тонкая обедненная область, предотвращающая протекание тока. (Рисунок ниже (а)) Область обеднения почти лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:
Представления диодов: модель PN-перехода, схематическое обозначение, физическая часть.
Схематическое обозначение диода показано на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a).Катодный стержень, не указывающий конец, в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.
Конфигурация диода обратного смещения
Если напряжение обратного смещения приложено к переходу P-N, эта область истощения расширяется, дополнительно сопротивляясь любому току через нее. (Рисунок ниже)
Область истощения расширяется с обратным смещением.
прямое напряжение
И наоборот, если напряжение прямого смещения приложено к переходу P-N, область обеднения сжимается и становится тоньше.Диод становится менее резистентным к проходящему через него току. Для того, чтобы через диод шел устойчивый ток; тем не менее, область истощения должна быть полностью сжата под действием приложенного напряжения. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением , как показано на рисунке ниже.
Увеличение прямого смещения от (a) до (b) уменьшает толщину обедненной области.
Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное.Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химическая составляющая P-N перехода, составляющего диод, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные прямые напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диодов, что означает, что падение напряжения на диоде не похоже на падение напряжения на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе. Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.
Диодное уравнение
На самом деле, прямое падение напряжения более сложное. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Это широко известно как уравнение диода :
Термин kT / q описывает напряжение, возникающее в переходе P-N из-за воздействия температуры, и называется термическим напряжением или Vt перехода.При комнатной температуре это примерно 26 милливольт. Зная это и принимая коэффициент «неидеальности» равным 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его как таковое:
Вам не нужно знать «уравнение диода» для анализа простых диодных цепей. Просто поймите, что падение напряжения на токопроводящем диоде меняет вместе с величиной тока, проходящего через него, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов. Вот почему во многих учебниках просто говорится, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным на уровне 0.7 вольт для кремния и 0,3 вольт для германия.
Однако в некоторых схемах намеренно используется присущее P-N-переходу экспоненциальное соотношение тока / напряжения, и поэтому их можно понять только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, смещенный в прямом направлении P-N переход также может использоваться в качестве устройства измерения температуры и, таким образом, может быть понят, только если у человека есть концептуальное представление об этой математической зависимости.
Работа с обратным смещением
Диод с обратным смещением предотвращает прохождение тока через него из-за расширенной области обеднения.На самом деле очень небольшой ток может проходить и проходит через диод с обратным смещением, называемый током утечки , но его можно игнорировать для большинства целей.
Способность диода выдерживать напряжение обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное напряжение обратного смещения становится слишком большим, диод испытывает состояние, известное как пробой (рисунок ниже), которое обычно является деструктивным.
Максимальное номинальное напряжение обратного смещения диода известно как Peak Inverse Voltage или PIV , и его можно получить у производителя.Как и прямое напряжение, рейтинг PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивается на с повышением температуры, а уменьшается на , когда диод становится холоднее, что в точности противоположно значению прямого напряжения.
Диодная кривая: показывает излом при прямом смещении 0,7 В для Si и обратный пробой.
Обычно рейтинг PIV обычного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 В при комнатной температуре. Диоды с рейтингом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромным ценам.
ОБЗОР:
- Диод — это электрический компонент, действующий как односторонний клапан для тока.
- Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод имеет прямое смещение .
- Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод запрещает ток, говорят, что диод имеет обратное смещение .
- Напряжение, падающее на проводящий диод с прямым смещением, называется прямым напряжением .Прямое напряжение диода незначительно изменяется при изменении прямого тока и температуры и фиксируется химическим составом P-N перехода. Кремниевые диоды
- имеют прямое напряжение примерно 0,7 В. Германиевые диоды
- имеют прямое напряжение приблизительно 0,3 В.
- Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «поломки», называется номинальным значением пикового обратного напряжения или PIV .
СВЯЗАННЫЕ ТАБЛИЦЫ:
диодов 101: что они делают и как работают?
Диоды — важные средства защиты чувствительных компонентов в случае неожиданных скачков напряжения, но как они работают? Как использовать диоды? А чьим диодам можно доверять?
Что такое диод?
На самом базовом уровне диод — это компонент, который создает улицу с односторонним движением для электрических токов, протекающих по цепи.Направляя и блокируя эти токи, диоды предотвращают скачки напряжения и другие незапланированные эффекты от повреждения чувствительных компонентов. Они также играют важную роль в обработке сигналов, особенно в радиочастотных приложениях.
Первые диоды были изобретены в начале 20 века компаниями беспроводного телеграфа. С тех пор диоды стали важными компонентами ранней радиотехнологии — хотите верьте, хотите нет, но сегодняшние цифровые устройства были бы невозможны без этих небольших (но мощных) компонентов.
Что делает диод?
Диоды — бесценный актив в современной технологии, потому что они пропускают ток только в одном направлении. Когда ток течет вперед от анода диода к его катоду, диод действует как оголенный провод и пропускает ток. Когда тот же самый ток течет в противоположном направлении, диод становится мощным резистором и блокирует проход.
Следовательно, защита электроники — одно из наиболее распространенных применений диодов.
Электромагнитные компоненты, такие как двигатели и реле, при выключении высвобождают накопившиеся заряды, отправляя токи обратно по цепи, где они могут повредить чувствительные части. Диод, установленный между двигателями и реле, будет направлять этот ток от остальной цепи.
Обработка радиосигналов (из-за чего были изобретены диоды) по-прежнему широко используются в диодах даже сегодня. Выходя за рамки старых AM-радиоприемников, диоды также интегрированы в различные современные устройства, начиная от телевизоров и заканчивая микроволновыми печами и даже спутниками связи.
Как работает диод?
Современные диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или арсенид галлия. Производители полупроводников вводят в эти материалы определенные примеси, чтобы придать диоду его особые свойства.
Этот процесс «легирования» создает в диоде три области. Во-первых, на аноде имеется положительно заряженная p-область, в которой легирование создает большое количество электронных дырок. Кроме того, на катоде имеется отрицательно заряженная n-область, где легирование создает большое количество свободных электронов.Они встречаются в p-n-переходе, где электроны n-области перепрыгивают, чтобы заполнить электронные дырки p-области — это создает третью «обедненную область», которая действует как изолятор и препятствует протеканию тока.
Прямое смещение
Диод «смещен в прямом направлении», когда ток течет от положительного анода к отрицательному катоду. В идеальном случае ток устраняет обедненную область и проходит через диод, как если бы его там не было.
На самом деле, диоду требуется начальное напряжение, называемое прямым напряжением (Vf), чтобы он начал работать.По сути, настоящий диод действует как идеальный диод, соединенный последовательно с резистором, создавая небольшое, но заметное падение напряжения. В наиболее распространенных сигнальных диодах Vf составляет около 0,7 В.
Однако следует обратить внимание на температуру — Vf диода будет уменьшаться при повышении температуры. В некоторых случаях вы можете превратить эту температурную чувствительность в функцию. Например, в статье на Hackaday объясняется, как использовать эту характеристику для создания однодиодного датчика температуры.
Обратное смещение
Когда через диод протекает ток в противоположном направлении, от катода к аноду, это называется «обратным смещением».Вышеупомянутая обедненная область становится еще больше, превращая диод в мощный резистор и блокируя прохождение тока.
Однако у каждого электронного компонента есть предел, и диоды не исключение. Порог диода определяется так называемым напряжением пробоя (Vbr). После этого Vbr обедненная область перестает работать, освобождая обратный ток, чтобы течь по цепи и наносить ущерб, что часто приводит к выгоранию, связанному с синим дымом.
Обозначение диода
Символ диода напоминает боковой треугольник с вертикальной полосой на конце.Треугольник указывает направление тока прямого смещения, а полоса представляет собой блокирующее действие диода при обратном смещении тока.
Поскольку диоды поляризованы, вам необходимо знать, как их вставить в ваши схемы. Из-за этого упаковка диода будет иметь полосу на катодном конце, как и вертикальная полоса в символе диода.
Какие бывают диоды?
Диоды в конструкции электронных схем имеют два основных различия: силовые диоды и сигнальные диоды.В этих широких категориях вы найдете всевозможные узкоспециализированные диоды, созданные для решения конкретных задач. Некоторые диоды также могут генерировать свет — метко названные светодиоды, или светодиоды, как их чаще называют, — но это достаточно большая тема для отдельной статьи.
Силовые диоды
Подавление перенапряжения, как мы говорили ранее, является одним из методов использования силовых диодов. Помимо блокировки индуктивных скачков от таких компонентов, как двигатели, вы также можете использовать диоды для предотвращения электростатического разряда (ESD).Это искра, которую вы иногда видите, когда подключаете зарядное устройство к телефону — эта маленькая вспышка посылает мгновенный всплеск в 15000 вольт прямо на ваше устройство, а это защитный диод от электростатического разряда, который предохраняет ваш любимый телефон от перегрева.
Еще одно повседневное использование силовых диодов можно найти в зарядном устройстве вашего телефона. Силовые диоды помогают преобразовывать переменный ток (AC), выходящий из стены, в постоянный ток (DC), который используется принимающей электроникой.
Диоды сигнальные
Сигнальные диоды работают с гораздо меньшими токами и напряжениями.Эти типы диодов используются в схемах, обрабатывающих аналоговые сигналы, и в некоторых случаях эти приложения помогают остальной части схемы лучше выполнять свою работу.
Забавный эксперимент, демонстрирующий, как работают сигнальные диоды, представляет собой самодельное AM-радио, которое состоит из провода, металлического стержня, диода и динамика. Использование незаземленного провода в качестве антенны преобразует входящую радиоволну в переменный ток. Так же, как и приходящая радиоволна, этот ток имеет постоянную частоту быстрых колебаний между пиками и минимумами напряжения.Размер этих пиков и впадин (он же амплитуда) является сигналом, который имеет значение, к сожалению, сам по себе, эти волны имеют тенденцию гасить друг друга в наушниках. Однако включение диода блокирует впадины и позволяет пикам проходить через наушники для преобразования в аудиосигнал.
Другой способ обработки аналоговых сигналов диодами — защита чувствительной электроники от слишком сильных сигналов. Например, диоды в цепи ограничителя будут отключать сигналы, когда напряжение выходит за пределы определенной точки.В зависимости от конструкции схемы, она ограничивает как положительные, так и отрицательные напряжения, либо то и другое одновременно.
Gmoon, участникInstructables, демонстрирует, как схема с диодным ограничителем может придать гитарному усилителю звук, более похожий на ламповый.
Специальные диоды
Производители могут выбирать материалы, чтобы придать диодам особые свойства, чтобы схемы работали лучше.
Диод Шоттки, например, имеет очень низкое прямое напряжение. Если типичный сигнальный диод имеет Vf 0.7 В, Vf диода Шоттки может упасть до 0,15 В. Поставщик электроники для хобби SparkFun рекомендует диоды Шоттки, «когда нужно беречь до последнего бита напряжения».
Стабилитрон— это своего рода антидиод. Производители конструируют стабилитроны так, чтобы через них протекали обратные токи, не повреждая диод. Диод будет блокировать ток с обратным смещением, пока напряжение остается ниже определенной точки. После этого стабилитрон пропускает ток при постоянном напряжении стабилитрона (Vz).
Кто делает диоды?
По данным исследовательской компании Technavio, продажи одних только дискретных диодов приносят более 3 миллиардов долларов в год. Рынок лазерных диодов стоит еще 55 миллиардов долларов. Это кое-что говорит о том, насколько ценны эти крошечные компоненты для современной электроники.
Однако, в отличие от некоторых отраслей, рынок диодов фрагментирован, и поэтому на нем не доминирует горстка крупных игроков. Некоторые известные надежные поставщики качественных диодов включают:
Эти компании продают продукцию производителям по всему миру, но их продукты доступны в меньших количествах у торговых посредников, таких как Mouser Electronics или DigiKey Electronics.Менее известные производители диодов, такие как Chanzon и T&F Electronics, имеют хорошую репутацию среди клиентов Amazon.
Кто вы рекомендуете источник высококачественных диодов? Какие особенности вы ищете, чтобы найти надежного поставщика диодов? Поделитесь с нами в комментариях ниже!
Практическое руководство: диоды: 6 ступеней (с изображениями)
Если вы в прошлом занимались электронными проектами, есть большая вероятность, что вы уже сталкивались с этим общим компонентом и без раздумий встраивали его в свою схему.Диоды ценны в электронике и служат для множества целей, которые будут рассмотрены в следующих шагах.Во-первых, что такое диод?
Диод — это полупроводниковое устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, но не в другом.
Полупроводник — это разновидность материала, в данном случае кремния или германия, электрические свойства которого находятся между проводниками (металлами) и изоляторами (стекло, резина). Рассмотрим проводимость: это мера относительной легкости, с которой электроны движутся через материал.Например, электроны легко проходят через кусок металлической проволоки. Вы можете изменить поведение чистого материала, такого как кремний, и превратить его в полупроводник, легируя . При легировании вы добавляете небольшое количество примеси в чистую кристаллическую структуру.
Типы примесей, добавляемых к чистому кремнию, можно разделить на N-тип и P-тип.
- N-тип: при легировании N-типа фосфор или мышьяк добавляются к кремнию в долях на миллиард в небольших количествах.И фосфор, и мышьяк имеют по пять внешних электронов, поэтому они смещаются, когда попадают в решетку кремния. Пятому электрону не с чем связываться, поэтому он может свободно перемещаться. Требуется лишь очень небольшое количество примеси, чтобы создать достаточно свободных электронов, чтобы позволить электрическому току протекать через кремний. Электроны имеют отрицательный заряд, отсюда и название N-типа.
- P-тип — При легировании P-типа к чистому кремнию добавляют бор или галлий. Каждый из этих элементов имеет по три внешних электрона.При смешивании с кремниевой структурой они образуют «дыры» в решетке, где электрону кремния не с чем связываться. Отсутствие электрона создает эффект положительного заряда, отсюда и название P-типа. Отверстия могут проводить ток. Дыра с радостью принимает электрон от соседа, перемещая дырку в пространстве.
Диоды изготовлены из двух слоев полупроводникового материала с различным легированием, которые образуют PN переход . Материал P-типа имеет избыток положительных носителей заряда (дырок), а материал N-типа — избыток электронов.Между этими слоями, где встречаются материалы P-типа и N-типа, дырки и электроны объединяются, причем сверхэлектроны объединяются с избыточными дырками, чтобы компенсировать друг друга, поэтому создается тонкий слой, в котором нет ни положительных, ни отрицательных носителей заряда. Это называется истощенным слоем .
В этом обедненном слое нет носителей заряда, и ток не может течь через него. Но когда на переход подается напряжение, так что анод P-типа становится положительным, а катод N-типа — отрицательным, положительные дырки притягиваются через обедненный слой к отрицательному катоду, также отрицательные электроны притягиваются к отрицательному катоду. положительный анод и ток.
Думайте о диоде как о улице с односторонним движением электричества. Когда диод находится в прямом смещении, диод позволяет трафику или току течь от анода к катодной ножке. В обратном смещении ток блокируется, поэтому электрический ток через цепь не протекает. Когда через диод протекает ток, напряжение на положительном плече выше, чем на отрицательном, это называется прямым падением напряжения на диоде . Сила падения напряжения зависит от полупроводникового материала, из которого изготовлен диод.Когда напряжение на диоде положительное, может течь большой ток, когда напряжение становится достаточно большим. Когда напряжение на диоде отрицательное, ток практически не течет.
Что такое диод? — Build Electronic Circuits
Меня несколько раз спрашивали — что такое диод?
Ну, диод — это электронный компонент, который проводит ток в одном направлении и блокирует ток в другом направлении.
Обозначение диода выглядит так:
Как подключить диод
Давайте посмотрим на пример.
В схеме выше диод включен в правильном направлении. Это означает, что через него может протекать ток, и светодиод загорится.
Но что будет, если мы подключим его наоборот?
Во второй цепи диод подключен неправильно. Это означает, что в цепи не будет протекать ток и светодиод будет выключен.
Для чего используется диод?
Диоды очень часто используются в источниках питания.Из розетки в стене вы получаете переменный ток (AC). Многие устройства, которые мы используем, нуждаются в постоянном токе (DC). Чтобы получить постоянный ток из переменного тока, нам понадобится выпрямительная схема. Это схема, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный (DC). Диоды — основные компоненты в схемах выпрямителя.
Как работает диод
Диод создается из PN перехода. Чтобы получить PN-переход, нужно собрать отрицательно легированный и положительно легированный полупроводниковый материал.
На пересечении этих двух материалов появляется «область истощения». Эта область истощения действует как изолятор и не пропускает ток.
Когда вы прикладываете положительное напряжение с положительной стороны к отрицательной, «слой истощения» между двумя материалами исчезает, и ток может течь с положительной стороны на отрицательную.
Когда вы прикладываете напряжение в другом направлении, от отрицательной стороны к положительной, область истощения расширяется и сопротивляется любому текущему току.
Что нужно знать о диодах
- Вы должны приложить достаточно напряжения в «правильном» направлении — от положительного к отрицательному — чтобы диод начал проводить. Обычно это напряжение составляет около 0,7 В.
- Диод имеет ограничения и не может проводить неограниченный ток.
- Диоды — не идеальные компоненты. Если вы подадите напряжение в неправильном направлении, будет течь небольшой ток. Этот ток называется «током утечки».
- Если вы подадите достаточно высокое напряжение в «неправильном» направлении, диод выйдет из строя и пропустит ток и в этом направлении.
Типы диодов
Существует много разных типов диодов. Наиболее распространены сигнальные диоды, выпрямительные диоды, стабилитроны и светодиоды (LED). Сигнальные и выпрямительные диоды — это почти одно и то же, за исключением того, что выпрямительные диоды рассчитаны на большую мощность.
Стабилитрон— это диоды, которые используют напряжение пробоя при «неправильной» подаче напряжения. Они действуют как очень стабильные источники опорного напряжения.
Поделитесь своими комментариями или вопросами ниже!
Возвращение из «Что такое диод?» в Электронные компоненты в Интернете
Что такое диод? ~ Изучение электротехники
Диод изготовлен из полупроводникового материала, обычно кремния, легированного двумя примесями.Одна сторона легирована донорной примесью или примесью n-типа, которая высвобождает электроны в решетку полупроводника. Эти электроны не связаны и могут свободно перемещаться. Поскольку в донорной примеси нет чистого заряда, полупроводник n-типа электрически нейтрален. Другая сторона легирована акцептором или примесью p-типа, которая вносит в решетку свободные дырки. Дырка — это отсутствие электрона, который действует как положительный заряд. Полупроводник p-типа также электрически нейтрален, поскольку материал акцептора не добавляет полезного заряда.Когда полупроводниковый материал P-типа комбинируется с полупроводниковым материалом n-типа, образуется p-n переход. Этот p-n переход называется диодом. Таким образом, диод имеет две клеммы или электроды (диод), которые действуют как двухпозиционный переключатель. Когда диод включен, он действует как короткое замыкание и пропускает весь ток. Когда он выключен, он ведет себя как разомкнутая цепь и не пропускает ток. Эти две клеммы разные и обозначены на схеме ниже как плюс (+) и минус (-):
Основные характеристики полупроводникового диода
Диод имеет следующие основные характеристики:
(1) При прямом смещении диоду требуется небольшое напряжение для проведения электричества.Это напряжение поддерживается на диоде во время проводимости.
(2) Максимальный прямой ток, который может нести диод, ограничен способностью рассеивания тепла диода.
(3) Существует небольшой обратный ток, протекающий даже при обратном смещении диода.
(4) Каждый диод имеет максимальное обратное напряжение, называемое напряжением пробоя, которое не может быть превышено без повреждения диода.
Технические характеристики диода
Существует четыре номинала диода, которые применяются к тем или иным диодам, используемым в различных приложениях.К ним относятся:
Падение напряжения в прямом направлении
Это падение напряжения на прямом переходе (0,7 В для кремниевых диодов
и 0,3 В для германиевых диодов).
Средний прямой ток
Это максимальная величина прямого тока, которую диод может переносить в течение неопределенного периода времени. Если средний ток превысит это значение, диод перегреется и, в конечном итоге, выйдет из строя.
Пиковое обратное напряжение или обратное напряжение пробоя
Это наибольшее значение напряжения обратного смещения, которое переход диода может выдержать в течение неопределенного периода времени.Если обратное напряжение превышает этот уровень, напряжение пробьет слой обеднения и позволит току течь в обратном направлении через диод, что является деструктивной операцией (за исключением случая стабилитрона).
Максимальное рассеивание мощности
Фактическое рассеивание мощности на диоде определяется путем умножения прямого падения напряжения на прямой ток. Превышение максимальной рассеиваемой мощности приведет к тепловому пробою диода.
В практических применениях диодов чрезмерный прямой ток и обратное напряжение пробоя являются наиболее частыми причинами выхода из строя диода.В обоих случаях диод сильно нагревается, что приводит к разрушению p-n перехода. Случайные пики напряжения или тока, превышающие эти значения в течение очень короткого времени (несколько миллисекунд), могут не перегреть переход, но повторяющиеся пики могут утомить переход.
При использовании в большинстве приложений выбираются диоды с номинальными характеристиками, которые в два или три раза превышают ожидаемые пики в цепи, в которой они работают.
Что такое диод? — Основы электроники
В этом уроке мы собираемся ответить на фундаментальный вопрос, который вы все недавно задавали: «Что такое диод?» Диод — это фундаментальный компонент, который лежит в основе многих электронных проектов.В отличие от некоторых пассивных компонентов, о которых мы недавно говорили (например, резисторов), диод — это полупроводник. А что касается полупроводников, то они одни из самых широко используемых на планете!
Описание диодов
Основная функция диода — управлять направлением , в котором ток может течь в цепи. Это что-то вроде предохранителя обратного потока (или одностороннего клапана), используемого в водопроводе, который пропускает воду только в одном направлении. В электронике мы называем это направление прямым направлением .Ток, который пытается течь в обратном направлении, блокируется.
Важно понимать, что идеального диода (по крайней мере, пока) не существует. Теоретический идеальный диод называется идеальным диодом и . В идеальном диоде ток, текущий в обратном направлении, будет реагировать так же, как разомкнутая цепь (разомкнутый переключатель), и ток не будет проходить. Мультиметр считал бы напряжение равным нулю вольт. В этом сценарии мы ссылаемся на состояние диода как с обратным смещением .
В реальном мире существует некоторая утечка тока в обратном направлении, и разные типы диодов будут иметь разные характеристики. Мы поговорим об этом чуть позже.
СВЯЗАННЫЙ С : Введение в ток и Введение в напряжение
Обозначение диодной цепи
Диод — это полупроводник, который имеет только два вывода. Клеммы — это выводы на каждом конце диода, которые припаиваются к печатной плате (или вставляются в макетную плату при создании прототипа).В отличие от резисторов диоды поляризованы. Имеет значение, в каком направлении они размещены в цепи. Положительный вывод диода называется анодом, а отрицательный вывод — катодом.
Как мы уже упоминали во введении, ток внутри диода может течь только в одном направлении. Ток может только от анода к катоду, но не в обратном направлении.
Как и все другие электронные компоненты, диоды имеют символ, обозначающий их на схемах. Это похоже на треугольник, указывающий на сплошную линию.Некоторые специальные типы диодов будут дополнять этот символ, чтобы выделить их, и мы покажем их позже в этом руководстве.
Вот стандартный символ диода:
При чтении схемы ток течет в направлении, указанном треугольником, но блокируется в противоположном направлении.
Реальные диоды
Давайте продолжим веселье, отвечая на вопрос «Что такое диод?» изучив некоторые фундаментальные характеристики реальных диодов.Это то, что отличает их от наших теоретически идеальных диодов.
Существуют две вещи, которые отличают настоящие диоды от наших теоретических идеальных диодов, которые очень важно понять.
- Реальные диоды не являются 100% эффективными и потребляют некоторую энергию, поскольку пропускают ток в прямом направлении.
- При обратном смещении реальные диоды не блокируют весь ток . Небольшое количество тока будет течь в обратном направлении.
Существует много типов диодов, которые имеют разные характеристики. Некоторыми примерами являются диоды Шоттки, стабилитроны, туннельные и варакторные диоды. Мы немного рассмотрим некоторые из них, чтобы помочь вам понять.
Взаимосвязь тока и напряжения в диодах
Вероятно, наиболее важной характеристикой диодов реального мира, которую необходимо понимать, является соотношение тока и напряжения. С таким компонентом, как резистор, зависимость тока от напряжения является линейной, что легко понять.Однако в диоде эта зависимость нелинейна!
Это очень важно при проектировании схемы, поскольку диод может вести себя не так, как вы ожидаете. Реальные диоды работают в трех отдельных областях:
- Прямое смещение — как указано выше, в этой области диод пропускает ток до тех пор, пока входное напряжение выше, чем указано в спецификации прямого напряжения диода.
- Обратное смещение — в этой области диод блокирует протекание большей части тока в обратном направлении.
- Пробой — происходит, когда напряжение превышает допустимое значение напряжения пробоя диода. В этом состоянии большой ток будет проходить в обратном направлении смещения.
Вот удобный график, который поможет вам понять эту взаимосвязь:
Прямое напряжение
Помните ранее, когда мы говорили, что диоды не на 100% эффективны и потребляют некоторую энергию в процессе выполнения своей работы? Диоду требуется некоторое количество прямого напряжения, чтобы «включиться».Напряжение, необходимое для включения диода, называется прямым напряжением (Vf). Некоторые люди будут называть это напряжением включения или напряжением включения .
По мере того, как напряжение увеличивается и достигает спецификации Vf, через диод начинает течь ток. В зависимости от материала, из которого изготовлен диод, он может иметь меньшее или большее прямое напряжение (а также другие характеристики). Эти характеристики следует учитывать при разработке схем.
Напряжение пробоя
Диоды не идеальны, как мы упоминали ранее, и если приложить к диоду достаточно большое отрицательное напряжение, это в конечном итоге позволит току течь в обратном направлении. То, чего вы, вероятно, не захотите! Это большое отрицательное напряжение называется напряжением пробоя. В зависимости от характеристик вашего диода, работа в зоне пробоя в течение любого времени, скорее всего, приведет к выходу вашего диода из строя.
Следует отметить, что есть некоторые диоды, специально разработанные для работы в области пробоя без вреда для них, хотя они специально созданы для специализированных приложений.
Большинство стандартных диодов имеют напряжение пробоя в диапазоне от -50 до -100 вольт. Некоторые, конечно, имеют рейтинг выше или ниже для определенных приложений.
Изучение типа диодов
OK! Давайте закончим ответом на наш главный вопрос: «Что такое диод?» охватив лишь несколько из самых популярных и распространенных диодов, которые вы найдете и будете использовать в своих проектах электроники!
Сигнальные диоды
Давайте начнем с сигнальных диодов, стандартных или обычных диодов, если хотите.Это, безусловно, самые распространенные диоды, которые вы найдете в проектах, которые вы строите, или в устройствах, которые вы ремонтируете. Стандартные сигнальные диоды обычно имеют прямое напряжение от среднего до высокого и имеют довольно низкую допустимую нагрузку по току.
Сигнальные диоды будут иметь типичное прямое напряжение около 0,72 В и максимальный ток около 300 мА. Сигнальные диоды обычно считаются наиболее часто используемыми диодами.
Силовые диоды
Далее идет силовой диод. Они очень похожи на сигнальные диоды, за исключением того, что они имеют большую пропускную способность по току.Они часто используются в выпрямительной цепи и поэтому иногда называются выпрямительными диодами.
Обычно они требуют более высокого прямого напряжения, но могут выдерживать более высокие токовые нагрузки в качестве компромисса.
1N4002 — отличный пример силового диода с номинальным током ~ 1 А и прямым напряжением ~ 1,1 В.
Диоды Шоттки
Рассмотрим диод Шоттки. Эти ребята очень распространены и похожи на силовые диоды. Однако они имеют некоторые незначительные отличия, которые делают их очень полезными.Они предлагают гораздо меньшее прямое падение напряжения в диапазоне 0,15 В и 0,45 В. Это связано с тем, что они сделаны из другого материала. Они предложат аналогичные характеристики разбивки.
Хотя они немного дороже, диод Шоттки — идеальный диод, когда вам нужно создать очень эффективную схему с низким энергопотреблением, например, устройство, работающее от батареи.
Стабилитроны
Стабилитронырассчитаны на ценовое пробивное напряжение. Люди часто называют это стабилитроном .Как это работает, когда ток достаточно высок в обратном направлении, падение напряжения на диоде будет очень равномерным при напряжении пробоя.
Ограничивая ток с помощью резистора, он активирует стабильное напряжение. Этот тип диодов часто используется для создания опорного напряжения в стабилизированных источниках питания.
Заключение
Мы надеемся, что этот урок помог вам немного лучше понять диоды и что вы создадите несколько потрясающих проектов! Возможно, вас заинтересуют наши учебные пособия по использованию мультиметра и наши учебные пособия по осциллографу 101.
Мы также рекомендуем добавить в ваш арсенал электроники комплект диодов. Мы купили этот доступный по цене диодный комплект от Amazon.
Факты о диодах для детей
Анод и катод. Катод нанесен на корпус.Диод — это электронный компонент с двумя электродами (соединителями), который позволяет электричеству проходить через него в одном направлении, а не в другом.
Диоды могут использоваться для преобразования переменного тока в постоянный (диодный мост).Они используются в источниках питания, а иногда и для декодирования радиосигналов с амплитудной модуляцией (например, в радиоприемнике на кристалле). Светодиоды (светодиоды) — это диоды, излучающие свет.
Сегодня наиболее распространенные диоды изготавливаются из полупроводниковых материалов, таких как кремний или иногда германий.
История
Первые типы диодов были названы клапанами Флеминга. Это были электронные лампы. Они были внутри стеклянной трубки (очень похожей на лампочку). Внутри стеклянной колбы была небольшая металлическая проволока и большая металлическая пластина.Маленькая металлическая проволока нагревается и выделяет электричество, которое улавливается пластиной. Большая металлическая пластина не нагревалась, поэтому электричество могло проходить через трубку в одном направлении, но не в другом. Клапаны Флеминга больше не используются, потому что они были заменены полупроводниковыми диодами, которые меньше, чем клапаны Флеминга. Томас Эдисон также обнаружил это свойство, работая над своими лампочками.
Строительство
Структура лампового диодаПолупроводниковые диоды состоят из двух типов полупроводников, соединенных друг с другом.У одного типа есть атомы с дополнительными электронами (так называемая n-сторона). У другого типа есть атомы, которым нужны электроны (так называемая p-сторона). Из-за этого электричество будет легко перетекать из стороны со слишком большим количеством электронов в сторону со слишком малым количеством электронов. Однако электричество не будет легко течь в обратном направлении. Эти различные типы сделаны легированием (полупроводник). Кремний с растворенным в нем мышьяком является хорошим полупроводником на n-стороне, а кремний с растворенным в нем алюминием — хорошим полупроводником на p-стороне.Другие химические вещества также могут работать.
Разъем на стороне n называется катодом, разъем на стороне p называется анодом.
Функция диода
Положительное напряжение на стороне p
Если вы подадите положительное напряжение на сторону p и отрицательное напряжение на сторону n, электроны на стороне n захотят перейти к положительному напряжению на стороне p, а отверстия на стороне p потребуются перейти к отрицательному напряжению на стороне n. Из-за этого ток может существовать, но для этого требуется определенное напряжение (очень небольшого напряжения недостаточно для протекания электрического тока).Это называется напряжением включения. Напряжение включения кремниевого диода составляет около 0,7 В. Германиевый диод требует напряжения включения около 0,3 В.
Отрицательное напряжение на стороне p
Если вместо этого вы подадите отрицательное напряжение на сторону p и положительное напряжение на сторону n, электроны стороны n захотят перейти к источнику положительного напряжения, а не на другую сторону диода. То же самое происходит на стороне p. Таким образом, ток не будет течь между двумя сторонами диода. Повышение напряжения в конечном итоге заставит электрический ток течь (это напряжение пробоя).Многие диоды будут разрушены обратным потоком, но некоторые из них могут выжить.
Влияние температуры
При повышении температуры снижается напряжение включения. Это облегчает прохождение электричества через диод.
Типы диодов
Есть много типов диодов. Некоторые из них имеют очень специфическое использование, а некоторые — множество применений.
Символы
Вот некоторые общие символы полупроводниковых диодов, используемые в принципиальных схемах:
Стандартный выпрямительный диод
Изменяет A / C (переменный ток, как в сетевой розетке в доме) на D / C (постоянный ток, используемый в электронике).Стандартный выпрямительный диод предъявляет особые требования. Он должен выдерживать большой ток, не сильно зависеть от температуры, иметь низкое напряжение включения и поддерживать быстрое изменение направления тока. Такие выпрямители используются в современной аналоговой и цифровой электронике.
Светодиод
Светодиод излучает свет, когда через него проходит электричество. Это более долговечный и более эффективный способ создания света, чем лампы накаливания. В зависимости от того, как он был изготовлен, светодиод может быть разного цвета.Светодиоды были впервые использованы в 1970-х годах. Светоизлучающий диод может в конечном итоге заменить лампочку, поскольку развивающиеся технологии делают ее ярче и дешевле (она уже более эффективна и служит дольше). В 1970-х годах светодиоды использовались для отображения чисел в таких приборах, как калькуляторы, и как способ показать, что питание было включено для более крупных приборов.
Фотодиод
Фотодиод — это фотодетектор (противоположность светодиода). Он реагирует на входящий свет. Фотодиоды имеют окно или оптоволоконное соединение, которое пропускает свет на чувствительную часть диода.Диоды обычно имеют сильное сопротивление; свет снижает сопротивление.
Стабилитрон
Стабилитрон похож на обычный диод, но вместо того, чтобы разрушаться большим обратным напряжением, он пропускает электричество. Напряжение, необходимое для этого, называется напряжением пробоя или напряжением Зенера. Поскольку он построен с известным напряжением пробоя, его можно использовать для подачи известного напряжения.
Варакторный диод
Варикап или варакторный диод используется во многих устройствах.Он использует область между p-стороной и n-стороной диода, где электроны и дырки уравновешивают друг друга. Это называется зоной истощения. При изменении величины обратного напряжения изменяется размер зоны истощения. В этой области есть некоторая емкость, и она изменяется в зависимости от размера зоны истощения. Это называется переменной емкостью, или сокращенно варикапом. Он используется в схемах ФАПЧ (фазовая синхронизация), которые используются для управления высокоскоростной частотой, на которой работает микросхема.
Восстановительный диод
Символ представляет собой символ диода с своеобразной заглушкой.Используется в цепях с высокими частотами до ГГц. Он очень быстро выключается при прекращении прямого напряжения. Для этого он использует ток, который течет после изменения полярности.
PIN диод
Конструкция этого диода имеет внутренний (нормальный) слой между n- и p-сторонами. На более низких частотах он действует как стандартный диод. Но на высоких оборотах он не успевает за быстрыми изменениями и начинает действовать как резистор. Внутренний слой также позволяет ему обрабатывать большие входные мощности и может использоваться в качестве фотодиода.
диод Шоттки
Обозначается диодом с буквой «S» на пике. Вместо того, чтобы обе стороны были полупроводниками (например, кремнием), одна сторона — это металл, например алюминий или никель. Это снижает напряжение включения примерно до 0,3 В. Это примерно половина порогового напряжения обычного диода. Функция этого диода заключается в том, что неосновные носители не инжектируются — на n-стороне есть только дырки, но не электроны, а на p-стороне есть только электроны, а не дырки. Поскольку он чище, он может реагировать быстрее, без диффузионной емкости, которая может его замедлить.Кроме того, он создает меньше тепла и более эффективен. Но есть утечка тока с обратным напряжением.
Когда диод переключается с протекающего тока на неподвижный, это называется переключением. В типичном диоде это занимает десятки наносекунд; это создает некоторый радиошум, который временно ухудшает качество радиосигналов. Диод Шоттки переключается за небольшую часть этого времени, менее наносекунды.
Туннельный диод
В условном обозначении туннельного диода в конце обычного обозначения есть своеобразная дополнительная квадратная скобка.
Туннельный диод состоит из сильно легированного pn-перехода. Из-за этого высокого уровня легирования существует только очень узкая щель, через которую могут проходить электроны. Этот туннельный эффект проявляется в обоих направлениях. После прохождения определенного количества электронов ток через зазор уменьшается, пока не начнется нормальный ток через диод при пороговом напряжении. Это вызывает область отрицательного сопротивления. Эти диоды используются для работы с действительно высокими частотами (100 ГГц).Также они устойчивы к радиации, поэтому их используют в космических кораблях. Они также используются в микроволновых печах и холодильниках.
Обратный диод
Символ имеет на конце диода знак, похожий на большой I. Он сделан аналогично туннельному диоду, но n- и p-слой не имеет такого высокого уровня легирования. Это позволяет току течь в обратном направлении с небольшими отрицательными напряжениями. Его можно использовать для выпрямления низкого напряжения (менее 0,7 В).
Кремниевый выпрямитель (SCR)
Вместо двух слоев, как у обычного диода, он состоит из четырех слоев, в основном это два диода, соединенных вместе с затвором посередине.Когда напряжение проходит между затвором и катодом, включается нижний транзистор. Это позволяет протекать току, который активирует верхний транзистор, и тогда ток не нужно будет включать напряжением на затворе.
Образы для детей
Кремниевый диод крупным планом. Анод находится справа; катод находится слева (там, где он отмечен черной полосой). Между двумя выводами виден квадратный кристалл кремния.
Вакуумная лампа с двумя силовыми диодами
Крупный план германиевого точечного диода EFD108 в корпусе из стекла DO7, демонстрирующий острый металлический провод ( кошачий ус, ), который образует полупроводниковый переход.
ВАХ (зависимость тока от напряжения) диода p – n-перехода
Диод с PN переходом в режиме прямого смещения, ширина обеднения уменьшается. Как p-, так и n-переходы легированы на уровне легирования 1e15 / см3, что приводит к встроенному потенциалу ~ 0,59V.
