Что такое диоды: Диод | это… Что такое Диод?

Что такое диод и как он работает?

Содержание:

Диод – это прибор, состоящий из двух электродов с односторонней проводимостью. Их используют в выпрямителях электрического тока, в различной радиоаппаратуре, блоках питания и прочих электрооборудовании. В основе его работы лежит такое физическое явление, как полупроводимость. Они имеют самую различную мощность, а также могут быть объединены в диодные мосты, что повышает их эффективность.

Любой диод имеет катод и анод. На схемах эта радиодеталь обозначается в форме треугольника со стрелкой на катод. В данной статье будет рассмотрен принцип работы диода, как он работает, для чего служит и какую структуру он имеет. В качестве дополнения, статье имеет в себе два видеоролика и одну научно-популярную статья о диодах.

Что такое диод.

Что такое полупроводниковый диод – выпрямитель переменного тока

Диодами называют двухэлектродные приборы, обладающие односторонней проводимостью электрического тока. Это их основное свойство используют, например, в выпрямителях, где диоды преобразуют переменный ток электросети в ток постоянный для питания радиоаппаратуры, в приемниках — для детектирования модулированных колебаний высокой частоты, то есть преобразования их в колебания низкой (звуковой) частоты.

Наглядной иллюстрацией этого свойства диода может быть такой опыт. В цепь, составленную из батареи 3336Л и лампочки от карманного фонаря (3,5 В X 0,26 А), включи любой плоскостной диод, например, из серии Д226 или Д7, но так, чтобы анод диода, обозначаемый условно треугольником, был бы соединен непосредственно или через лампочку с положительным полюсом батареи, а катод, обозначаемый черточкой, к которой примыкает угол треугольника, с отрицательным полюсом батареи. Лампочка должна гореть.

Размеры диодов.

Измени полярность включения батареи на обратную — лампочка гореть не будет. Если сопротивление диода измерять омметром, го в зависимости от того, как подключить его к зажимам прибора, омметр покажет различное сопротивление: в одном случае малое (единицы или десятки ом), в другом — очень большое (десятки и сотни килоом). Этим и подтверждается односторонняя проводимость диода.

У диода два электрода: катод — отрицательный и анод — положительный (рис. 13). Катодом служит пластинка германия, кремния или какого-либо другого полупроводника, обладающего электронной проводимостью, или сокращенно полупроводник n-типа (n — начальная буква латинского слова negativus — «отрицательный»), а анодом – часть объема этой же пластинки, но- с так называемой дырочной про-водимостью, или сокращенно полупроводник р-типа (р — начальная буква латинского слова positivus — «положительный»).

Между электродами образуется так называемый р-n переход — пограничная зона, хорошо проводящая ток от анода к катоду и плохо в обратном направлении (за направление тока принято направление, противоположное движению электронов). Диод может находиться в одном из двух состояний: открытом, то есть пропускном, либо закрытом, то есть непропускном. Диод бывает открыт, когда к нему приложено прямое напряжение Uпр, иначе, его анод соединен с плюсом источника напряжения, а катод — с минусом.

В этом случае сопротивление р-n перехода диода мало и через него течет прямой ток IПр, сила которого зависит от сопротивления нагрузки (в нашем опыте — лам-почка от карманного фонаря). При другой полярности питающего напряжения на р-n переход диода прикладывается обратное напряжение Uобр. В этом случае диод закрыт, его сопротивление велико и в цепи течет лишь незначительный обратный ток диода Iобр. О зависимости тока, проходящего через диод, от значения и полярности напряжения на его электродах лучше всего судить по вольтамперной характеристике диода, которую можно снять опытным путем.

Разные типы диодов.

Как работает диод

Можно физически сами диоды не видеть, но результат их действия окружает нас повсюду. Эти устройства позволяют управлять потоком тока в указанном направлении. Существует много различных вариантов исполнения диодов. В каких случаях это бывает необходимо? Ниже будут рассмотрены примеры и в некоторой степени принцип работы полупроводниковых диодов. Если добавить две металлические обкладки к P и N рабочим областям материала, то получатся электроды анод и катод. Схема подключения электродов к источнику может работать следующим образом:

[stextbox id=’info’]подача напряжения с батарейки к электроду N обеспечивает притяжение позитронов, соответственно к P электроду – электронов; отсутствие напряжения все возвращает в исходное состояние; смена полярности подаваемого напряжения обеспечивает притяжение электронов в обратном направлении к плюсовой пластине, а позитронов – к минусовой. В последнем случае избыточные заряды скапливаются на металлических обкладках, тогда как в центре самого материала образуется мертвая изолирующая зона. [/stextbox]

Таким образом, центральный участок материала становится диэлектриком. В таком направлении устройство не пропускает ток. Слово происходит от di (double) + -ode.  Определение терминов катод и анод диода, относящихся к контактам, известно каждому человеку. Катод – отрицательный электрод, анод – положительный. Если подать на анод плюс, а на катод – минус, то диод откроется, и электроток по нему потечет. Таким образом, диод – это устройство, которое имеет два электрода: катод и анод. Простое нелинейное электронное устройство, состоящее из двух разных полупроводников. Как устроен диод, хорошо видно на изображении.

Виды диодов.

Диоды и их разновидности

Мы очень часто применяем в своих схемах диоды, а знаете ли вы как он работает и что из себя представляет? Сегодня в “семейство” диодов входит не один десяток полупроводниковых приборов, носящих название “диод”.  Диод представляет собой небольшую емкость с откачанным воздухом, внутри которой на небольшом расстоянии друг от друга находится анод и второй электрод – катод, один из которых обладает электропроводностью типа р, а другой – n.

Чтобы представить как работает диод, возьмем для примера ситуацию с накачиванием колеса при помощи насоса. Вот мы работаем насосом, воздух закачивается в камеру через ниппель, а обратно этот воздух выйти через ниппель не может. По сути воздух, это тот же электрон в диоде, вошел электрончик, а обратно выйти уже нельзя. Если вдруг ниппель выйдет из строя то колесо сдуется, будет пробой диода. А если представить что ниппель у нас исправный, и если мы будем нажимая на пипку ниппеля выпускать воздух из камеры, причем нажимая как нам хочется и с какой длительностью – это будет управляемый пробой. Из этого можно сделать вывод что диод пропускает ток только в одном направлении (в обратном направлении тоже пропускает, но совсем маленький).

Материал в тему: как определить мощность тока.

Внутреннее сопротивление диода (открытого) – величина непостоянная, она зависит от прямого напряжения приложенного к диоду.  Чем больше это напряжение, тем больше прямой ток через диод, тем меньше его пропускное сопротивление. Судить о сопротивлении диода можно по падению напряжения на нем и току через него. Так, например, если через диод идет прямой ток Iпр. = 100 мА (0,1 А) и при этом на нем падает напряжение 1В, то (по закону Ома) прямое сопротивление диода будет: R = 1 / 0,1 = 10 Ом.

Отмечу сразу, что вдаваться в подробности и сильно углубляться, строить графики, писать формулы мы не будем – рассмотрим все поверхностно. В данной статье рассмотрим разновидности диодов, а именно светодиоды, стабилитроны, варикапы, диоды Шоттки и др. Треугольная часть является АНОД’ом, а черточка это КАТОД. Анод это плюс, катод – минус. Диоды например, используют в блоках питания для выпрямления переменного тока, при помощи диодного моста  можно превратить переменной ток в постоянный, применяются  для защиты разных устройств от неправильной полярности включения и т. п.

Какие разновидности диодов существуют.

Существует несколько основных видов диодов:

• Диод Шоттки. Диоды Шоттки имеют очень малое падение напряжения и обладают повышенным быстродействием по сравнению с обычными диодами. Ставить вместо диода Шоттки обычный диод не рекомендуется, обычный диод может быстро выйти из строя. Обозначается на схемах такой диод так:
• Стабилитрон. Стабилитрон препятствует превышению напряжения выше определённого порога на конкретном участке схемы. Может выполнять как защитные так и ограничительные функции, работают они только в цепях постоянного тока. При подключении следует соблюдать полярность. Однотипные стабилитроны можно соединять последовательно для повышения стабилизируемого напряжения или образования делителя напряжений. Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации, стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации, например 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.
• Варикап. Варикап (по другому емкостной диод) меняет своё сопротивление в зависимости от поданного на него напряжения. Применяется как управляемый конденсатор переменной емкости, например, для настройки высокочастотных колебательных контуров.
• Тиристор. Тиристор имеет два устойчивых состояния: 1) закрытое, то есть состояние низкой проводимости, 2) открытое, то есть состояние высокой проводимости. Другими словами он способен под действием сигнала переходить из закрытого состояния в открытое. Тиристор имеет три вывода, кроме Анода и Катода еще и управляющий электрод – используется для перевода тиристора во включенное состояние. Современные импортные тиристоры выпускаются и в корпусах ТО-220 и ТО-92. Тиристоры часто используются в схемах для регулировки мощностей, для плавного пуска двигателей или включения лампочек. Тиристоры позволяют управлять большими токами. У некоторых типов тиристоров максимальный прямой ток достигает 5000 А и более, а значение напряжений в закрытом состоянии до 5 кВ. Мощные силовые тиристоры вида Т143(500-16) применяются в шкафах управления эл.двигателями, частотниках.
• Симистор. Симистор используется в системах, питающихся переменным напряжением, его можно представить как два тиристора, которые  включены встречно-параллельно. Симистор пропускает ток в обоих направлениях. Светодиод. Светодиод излучает свет при пропускании через него электрического тока. Светодиоды применяются в устройствах индикации приборов, в электронных компонентах (оптронах), сотовых телефонах для подсветки дисплея и клавиатуры, мощные светодиоды используют как источник света в фонарях и т.д. Светодиоды бывают разного цвета свечения, RGB и т. д.
• Инфракрасный  диод. Инфракрасные светодиоды (сокращенно ИК диоды) излучают свет в инфракрасном диапазоне . Области применения инфракрасных светодиодов это оптические контрольно-измерительные приборы, устройства дистанционного управления, оптронные коммутационные устройства, беспроводные линии связи. Ик диоды обозначаются так же как и светодиоды. Инфракрасные диоды излучают свет вне видимого диапазона,  свечение ИК диода можно увидеть и посмотреть например через камеру сотового телефона, данные диоды так же применяют в камерах видеонаблюдения, особенно на уличных камерах чтобы в темное время суток была видна картинка.
• Фотодиод. Фотодиод преобразует свет попавший на его фоточувствительную область, в электрический ток, находит применение в преобразовании света в электрический сигнал.

Схема выпрямления

Выпрямительные диоды присутствуют и в низковольтной части блока питания. Только схема включения состоит там не из 4-х диодов, а из двух. Внимательный читатель может спросить: «А почему это используются разные схемы включения? Нельзя ли применить диодный мост и в низковольтной части?» Можно, но это будет не лучшее решение. В случае диодного моста ток проходит через нагрузку и два последовательно включенных диода.

Интересно почитать: все о законе Ома.

В случае использования диодов 1N5408 общее падение напряжения на них может составить величину 1,8 В. Это очень немного по сравнению с сетевым напряжением 220 В. А вот если такая схема будет применена в низковольтной части, то это падение будет весьма заметным по сравнению с напряжениями +3,3, +5 и +12 В. Применение схемы из двух диодов уменьшает потери вдвое, так как последовательно с нагрузкой включен один диод, а не два.

Выпрямительный диод.

К тому же, ток во вторичных цепях блока питания гораздо больше (в разы), чем в первичной. Следует отметить, для этой схемы трансформатор должен иметь две одинаковые обмотки, а не одну. Схема выпрямления из двух диодов использует оба полупериода переменного напряжения, также как и мостовая.

Если потенциал верхнего конца вторичной обмотки трансформатора положителен по отношению к нижнему, то ток протекает через клемму 1, диод VD1, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD2 в это время заперт. Если потенциал нижнего конца вторичной обмотки положителен по отношению к верхнему, то ток протекает через клемму 2, диод VD2, клемму 3, нагрузку, клемму 4 и среднюю точку обмотки. Диод VD1 в это время заперт. Получается тот же пульсирующий ток, что и при мостовой схеме.

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

Что означает ВАХ диода?

ВАХ диода это просто напросто вольтамперная характеристика диода. Она описывает зависимость тока от напряжения прикладываемого к диоду.  Давайте рассмотрим это обстоятельство чуток подробнее. Слева у нас показан вольтамперной характеристики для резистора. Как видите, зависимость тока от напряжения линейная, чем больше напряжение приложенное к резистору  тем больше ток.

Для диода кривая зависимости явно отличается. Если мы подключим к аноду положительный потенциал, а к катоду отрицательный  и будем плавно повышать напряжение то будет происходить следующее. Ток в начальный момент времени будет очень мал поэтому диод еще не будет открыт по полной. Но если мы будем прибавлять напряжение то это приведет к полному открытию диода.

ВАХ диода.

Хорошо, а что же случится если мы подключим диод иначе? Положительный потенциал приложим к катоду, а отрицательный к аноду. В этом случае график ВАХ диода у нас буквально перевернется и картина будет следующая. При плавном повышении напряжения ток будет повышаться, но величина тока будет настолько незначительной, что им зачастую пренебрегают. Этот ток при обратном подключении называют еще током утечки.

[stextbox id=’info’]Только есть здесь один нюанс.  Если мы будем и дальше повышать обратное напряжения на диоде, то можно добиться резкого повышения тока. На вольтамперной характеристике этот момент выглядит в виде небольшого «хвостика» причудливо оттопыренного в конце. Это так называемый обратимый пробой диода. Такой пробой не страшен, если напряжение уменьшить то ток снова уменьшится и будет вновь очень незначительным. Явление подобного обратимого пробоя является  побочным и  для диода его всегда стараются сводить к минимуму.[/stextbox]

Как видите всю эту информацию мы получили лишь используя график ВАХ, но будет полезно все это проверить своими руками на практике. Действительно, соберите несложную схему и  сделайте несколько замеров мультиметром, это пойдет на пользу. Вот только диод нужно уметь правильно подключать, ато ведь его легко можно пожечь, так что читайте дальше -поведаю обо всем.

Для чего используют диоды и как включать в цепь?

О том как функционирует диод мы поговорили, вот только пока непонятно как его можно применять и вообще для чего все это.  Для начала рассмотрим простейший пример включения диода в электрическую цеп, причем в переменке. И для начала простой вопрос, зачем здесь резистор? Внимательный читатель посмотрит вольтамперную характеристику диода и все станет ясно. Ток в диоде без дополнительной нагрузке начнет очень быстро расти, возникнет подобие короткого замыкания от чего диоду может не поздоровиться. Дабы не произошло подобного конфуза применяют токоограничивающий резистор.

Материал в тему: что такое электрическая цепь.

Свойство односторонней проводимости диода применяется не просто широко а повсеместно. В состав любого блока питания входят диоды как сами по себе так и в составе диодного моста. Ведь в любом блоке питания происходит один очень важный момент, а именно происходит превращение переменного тока в постоянный. А вот эту ответственную миссию берут на себя именно диоды. Полное превращение мы рассмотрим когда будем обсуждать диодные мосты, но как ведет себя диод в переменном токе мы сейчас увидим. Схема все та же что и была, диод и резистор включенные в цепь переменного тока.

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

Более подробно о диодах, их структуре и применении рассказано в статье «Что такое диод и как он работает». Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. А также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Для этого приглашаем читателей подписаться и вступить в группу.

В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию во время подготовки материала:

www.radiostorage.net

www.electrikam.com

www.beam-robot.ru

www.elquanta.ru

www.popayaem.ru

www.vsbot.ru

www.cxem.net

www.eltechbook.ru

Предыдущая

ПолупроводникиВиды и устройство оптронов (оптопар)

Следующая

ПолупроводникиРазновидности указателей напряжения. Указатели напряжения до 1000В

Что такое диоды и как они работают?

В этой статье попробуем в этом разобраться что такое диоды и как они работают.

Диоды являются одними из самых распространенных элементов электроники и используются во многих устройствах, начиная от простейших домашних приборов до сложных компьютерных систем. Они играют важную роль в преобразовании электроэнергии, а также в регулировании тока и напряжения в электрических цепях.

В этой статье мы рассмотрим основные типы диодов, их принцип работы и применение в электронике. Также вы узнаете, как выбрать подходящий диод для конкретной задачи и какие параметры необходимо учитывать при его выборе.

Что такое диод?

Диоды – это специальные электронные компоненты, которые могут позволить электрическому току протекать только в одном направлении. Они используются для контроля тока и напряжения в электрических цепях.

По сути, диоды работают как вентиль, который позволяет электричеству протекать только в одном направлении, а в другом – блокирует его.

Диод состоит из полупроводникового материала, обычно кремния или германия. На каждом конце диода есть вывод, обозначенный как анод (+) и катод (-).

Когда к аноду диода подается положительное напряжение, а к катоду – отрицательное, диод открывается и позволяет току пройти через него. Этот процесс называется прямым прохождением тока.

работа выполняемая диодом

Однако, если на анод подается отрицательное напряжение, а на катод положительное, диод закрывается и не позволяет току пройти. Этот процесс называется обратным прохождением тока.

Принцип работы диода.

Диод состоит из полупроводникового материала, который обычно состоит из двух типов – электронных и дырочных. Области, где эти два типа материала пересекаются, называются p-n переходами.

Когда на p-n переход подается положительное напряжение, дырки и электроны начинают двигаться в направлении перехода. При достаточно высоком напряжении, большое количество электронов переходит из области n-типа в область p-типа, что позволяет току проходить через диод в прямом направлении.

Однако, если на p-n переход подается отрицательное напряжение, дырки и электроны движутся в противоположном направлении и создают зону разрыва. В этом случае ток практически не протекает через диод, и он закрыт для обратного тока.

состав диода

Таким образом, p-n переходы – основные элементы, образующие диод. Они позволяют диоду пропускать ток только в одном направлении и блокировать его в обратном направлении.

Как определить анод и катод диода

В большинстве случаев на диоде имеется одна сторона, которая обозначена как анод, и другая сторона, которая обозначена как катод. Катод обычно имеет более короткий вывод, а анод – более длинный.

пример обозначение выводов диода

Если на диоде отсутствуют какие-либо обозначения, то можно определить анод и катод, используя мультиметр или простой цифровой тестер в режиме диодной прозвонки. Для этого нужно подключить мультиметр к диоду в прямом направлении, то есть подключить катод диода к отрицательному контакту мультиметра, а анод – к положительному. Если на мультиметре появится данные (падение напряжение, измеряется в милливольтах), то анодом будет являться тот вывод, который подключен к положительному контакту мультиметра. Если напряжения не будет, то нужно поменять местами катод и анод и повторить процедуру.

проверка диода мультиметром

Также можно использовать лампочку и батарейку для определения анода и катода диода. Для этого нужно подключить лампочку и диод к батарейке. Если лампочка загорается, то анод диода подключен к положительному выводу батарейки, а катод – к отрицательному. Если лампочка не загорается, то нужно поменять местами катод и анод диода и повторить процедуру.

подключение диода

Виды диодов и их обозначения на схеме.

Существует много различных видов диодов. Ниже я приведу основные типы, с обозначениями на схеме.

Выпрямительные диоды (защитные)

Выпрямительные диоды – это один из наиболее распространенных видов диодов, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный ток. На электрических схемах они обозначаются специальными символами, которые помогают их легко идентифицировать.

Символ выпрямительного диода обычно состоит из трех частей: треугольника, который представляет собой анод диода, вертикальной линии, которая представляет собой катод диода, и стрелки, которая указывает направление преобразования переменного тока в постоянный ток.

Также важно отметить, что выпрямительные диоды могут иметь различные характеристики, такие как максимальное обратное напряжение и максимальный ток, и для каждого конкретного приложения должен быть выбран соответствующий диод.

Общее обозначение выпрямительных диодов на электрических схемах:

Выпрямительные диоды на схеме

Стабилитрон (Диод Зеннера)

Стабилитрон – это полупроводниковый прибор (разновидность диода), который используется для стабилизации напряжения в электрических цепях. Он является одним из самых старых и простых устройств для стабилизации напряжения и был изобретен еще в 1932 году.

Стабилитроны используются для стабилизации напряжения в широком диапазоне приложений, включая источники питания, радиопередатчики, телевизоры, компьютеры и многие другие устройства. Они также могут использоваться для защиты электронных компонентов от перенапряжения и импульсных помех.

Стабилитрон – обозначение на схеме

Туннельный диод (

диод Лео Эсаки)

Туннельный диод, также известный как диод Эсаки или диод Шокли, это полупроводниковый прибор, который обладает уникальными свойствами. Он был изобретен японским физиком Лео Эсаки в 1957 году и стал первым примером квантовых туннельных приборов.

Туннельный диод состоит из двух слоев полупроводников, которые разделены очень тонкой прослойкой. В отличие от обычных диодов, туннельный диод имеет область, в которой электроны могут “просачиваться” через прослойку, несмотря на то, что уровень энергии на другой стороне прослойки ниже. Это явление называется квантовым туннелированием и объясняется туннельным эффектом.

Туннельный диод обладает несколькими уникальными свойствами. Он может работать с очень высокой скоростью, что делает его полезным в высокочастотных приложениях, таких как радио- и телевизионные передатчики. Кроме того, он имеет очень низкое напряжение пробоя и может использоваться в цепях для генерации малых колебаний, например, в генераторах сигналов.

Туннельный диод- обозначение на схеме

Светодиод (диод Генри Раунда) 

Светодиод – это полупроводниковый электронный прибор, который излучает свет при пропускании электрического тока через него. Он был изобретен американским ученым Генри Раундом в 1907 году, хотя первые коммерческие светодиоды были созданы только в 1960-х годах.

Основой светодиода является полупроводниковый кристалл, который состоит из двух типов материалов, обладающих разными уровнями проводимости. Эти материалы называются электронным и дырочным типами, и они соединены в определенном порядке, чтобы создать p-n переход – границу между областями электронной и дырочной проводимости.

Когда электрический ток пропускается через светодиод в направлении от материала p к материалу n, электроны переходят из области высокой энергии в область низкой энергии, излучая фотоны света. Этот процесс называется рекомбинацией электронов и дырок.

Светодиод – обозначение на схеме

Светодиоды имеют ряд преимуществ по сравнению с другими источниками света. Они имеют высокую эффективность преобразования электрической энергии в свет, имеют длительный срок службы и низкое потребление энергии. Кроме того, они имеют небольшие размеры, могут быть очень яркими и имеют быстрое время реакции.

Фотодиод

Фотодиод – это полупроводниковый прибор, который преобразует световой сигнал в электрический. Он работает по принципу внутреннего фотоэффекта: когда свет попадает на полупроводник, электроны поглощают энергию фотонов и переходят на уровень высокой энергии, создавая электрон-дырочную пару.

Фотодиод состоит из двух типов полупроводников, n-типа и p-типа, которые образуют p-n переход. В зоне перехода формируется область деплеции, где носители заряда (электроны и дырки) не могут свободно перемещаться. Когда свет попадает на фотодиод, фотоны поглощаются в зоне деплеции, создавая электрон-дырочные пары. Эти пары зарядов разделяются в зоне деплеции, и происходит генерация электрического тока.

Фотодиод – обозначение на схеме

Фотодиоды используются в различных приложениях, связанных со светом, таких как фотодетекторы, фотоприемники, фототранзисторы, оптические датчики и т. д. Они широко применяются в оптоэлектронике, световых приборах, медицинской технике, солнечных батареях, камерах и других устройствах.

Диод Шоттки

Диод Шоттки (или диод барьерной связи) – это полупроводниковый диод, который имеет более быстрый переход, чем обычные полупроводниковые диоды. Он состоит из металлического контакта (анода) на p-типовом полупроводнике и n-типового полупроводника, который создает барьер Шоттки.

Барьер Шоттки создается в области контакта металла и полупроводника, что позволяет быстрее проходить электронам через диод в одном направлении (от анода к катоду), чем это происходит в обычных диодах. Это обусловлено тем, что в диоде Шоттки нет зоны перехода p-n, которая увеличивает время реакции и приводит к потере энергии.

Диод Шоттки – обозначение на схеме

Диоды Шоттки имеют низкое падение напряжения на переходе, обычно в диапазоне от 0,2 до 0,5 вольт, что делает их полезными в схемах с низким напряжением, например, в блоках питания или схемах управления моторами. Они также имеют быстродействие до нескольких гигагерц, что делает их полезными в высокочастотных схемах, таких как радиопередача или схемы управления светодиодами.

Основные неисправности диодов

1. Обрыв диода: когда диод отказывается пропускать ток в одном направлении, вероятно, причиной является обрыв. Это может быть вызвано повреждением структуры диода или из-за чрезмерной обратной полярности напряжения.
2. Короткое замыкание диода: когда диод остается включенным и в противоположном направлении, это называется коротким замыканием. Это может быть вызвано из-за повреждения структуры диода или из-за неправильной установки.
3. Снижение производительности: когда производительность диода снижается, возможно, это связано с неправильной работой диода или из-за превышения температуры. Другими возможными причинами могут быть старение диода или недостаточное питание.
4. Появление шума:
   диоды могут создавать шум при передаче сигналов. Это может быть вызвано внутренними неоднородностями или побочными эффектами, вызванными приложенным напряжением.
5. Электростатический разряд (ESD): ESD может вызвать повреждение диода. Это может произойти при неправильной установке или прикосновении к диоду при наличии статического электричества.

Это лишь некоторые из возможных причин неисправности диодов.

Автор публикации

Что такое диод? — Сборка электронных схем

Вы здесь: Главная / Диоды / Что такое диод?

9 февраля 2023 г. Автор: Øyvind Nydal Dahl 14 комментариев

Диод — это компонент, пропускающий ток в одном направлении и блокирующий его протекание в другом направлении. Он имеет два контакта; анод и катод .

Символ диода выглядит как стрелка, указывающая на линию. Линия представляет сторону катода, как и маркировка линии на самом диодном компоненте.

Как подключить диод в цепи?

Диод будет блокировать или пропускать ток, в зависимости от того, как вы подключите его к цепи. Ниже вы можете увидеть пример схемы.

В схеме выше диод подключен в правильном направлении. Это означает, что ток может протекать через него, так что светодиод загорится.

Но что произойдет, если мы подключим его наоборот?

Во второй схеме диод подключен неправильно. Это означает, что в цепи не будет протекать ток и светодиод погаснет.

Для чего используется диод?

Стандартный диод можно использовать для самых разных целей, от создания звуковых эффектов до источников питания. Ниже вы можете увидеть несколько примеров схем с объяснением того, для чего используется диод:

Отсечение звуковых эффектов: Поместив два диода параллельно в противоположных направлениях, вы можете получить эффект отсечения, который создает звуковой эффект овердрайва. часто используется в гитарных педалях.

Преобразование переменного тока в постоянный: Иногда диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный путем размещения четырех диодов для создания мостового выпрямителя. Это часто используется после трансформатора в источнике питания, за которым следует регулятор напряжения.

Защита от скачков напряжения: Компоненты, такие как двигатели и реле, в основном являются катушками индуктивности, что означает, что их ток будет продолжать течь после отключения питания. Для их безопасного разряда используются диоды.

Как работает диод

Диод состоит из PN-перехода. Вы получаете PN-переход, беря отрицательно и положительно легированный полупроводниковый материал и соединяя их вместе.

На пересечении этих двух материалов появляется область истощения . Эта обедненная область действует как изолятор и отказывается пропускать ток.

Когда вы подаете положительное напряжение с положительной стороны на отрицательную, обедненный слой между двумя материалами исчезает, и ток может течь от положительной стороны к отрицательной.

Когда вы прикладываете напряжение в другом направлении, от отрицательного к положительному, обедненная область расширяется и сопротивляется любому протекающему току.

Как проверить диоды с помощью мультиметра

Вы можете проверить диоды с помощью мультиметра, чтобы определить прямое напряжение. Чтобы проверить диод, вам понадобится мультиметр с функцией диода. Если вы видите на мультиметре символ диода, скорее всего, это функция вашего диода.

1. Подсоедините положительный щуп к аноду диода.
2. Подключите отрицательный щуп к катоду диода.
3. На дисплее мультиметра отобразится прямое напряжение вашего диода.

Примечания о диодах

• Вы должны приложить достаточное напряжение в «правильном» направлении — от плюса к минусу — чтобы диод начал проводить ток. Обычно это напряжение составляет от 0,7 В до 1 В.
• Имеет ограничения и не может проводить неограниченное количество тока.
• Диоды не являются идеальными компонентами. Если вы приложите напряжение в неправильном направлении, будет течь небольшой ток. Этот ток называется
  ток утечки .
• Если подать достаточно высокое напряжение в «неправильном» направлении, диод выйдет из строя и пропустит ток и в этом направлении.

Типы диодов

Существует множество различных типов диодов. Самые распространенные:

• Сигнальный диод
• Выпрямительный диод
• Стабилитрон
• Светодиоды (LED)
• Диод Шоттки
• Фотодиод
• PIN-диод

Сигнальные и выпрямительные диоды — это почти одно и то же, за исключением того, что выпрямительные диоды рассчитаны на большую мощность.

Зенеровские диоды — это диоды, которые используют напряжение пробоя при «неправильной» подаче напряжения. Они действуют как очень стабильные источники опорного напряжения.

Диоды Шоттки имеют меньшее прямое падение напряжения и более высокую скорость переключения, чем стандартные сигнальные диоды.

Фотодиоды — это диоды, чувствительные к свету. Они позволяют току течь через них при воздействии света.

Светоизлучающие диоды (СИД) — это компоненты, которые загораются, когда через них проходит ток.

Вопросы

У вас есть вопросы о диодах или отзывы, которыми вы хотите поделиться? Дайте мне знать в поле для комментариев ниже!

Дополнительные руководства по диодам

Рубрики: Диоды

Что такое диод

Диоды

бывают разных форм, размеров и функций, но одна функция, которая есть у всех диодов, заключается в их способности пропускать электричество только в одном направлении. Диод, с точки зрения сантехники, можно рассматривать как односторонний клапан, в котором вода может входить в значение на входе и выходить через выход, но вода, пытающаяся попасть на выход, блокируется. Диоды классифицируются как пассивные компоненты, поскольку они не могут управляться внешним электрическим сигналом. Другие примеры пассивных компонентов включают резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности.

История диодов — Что такое диод?

Первый диод был построен из кусочка кристалла сульфида свинца и небольшого кусочка проволоки, касающегося его поверхности. Использование тонкого провода дало ему название «кошачий ус» и стало важным компонентом в радиотехнологии. При передаче звуковых волн (например, голоса и музыки) высокочастотная несущая волна (сотни мегагерц) модулируется низкочастотной звуковой волной. Высокочастотная несущая волна создает радиоволны в передатчике, а изменение выходной мощности — это то, что содержит аудиоинформацию. Приемник должен принять эту радиоволну и удалить высокочастотную несущую, чтобы низкочастотную звуковую волну можно было подать в динамик.

Современными методами для достижения этого было бы использование гетеродина и вычитателя, которые могут изолировать несущую волну, но такие методы не были доступны в первых радиоприемниках. Вместо этого будет использоваться кошачий ус, который вместо этого исправит входящую радиоволну.

После выпрямления конденсатор используется для удаления высокочастотной волны (поскольку эти конденсаторы легко пропускают), в то время как низкочастотная звуковая волна игнорирует конденсатор. Затем этот сигнал будет усилен с помощью лампового усилителя, а результирующая усиленная волна будет отправлена ​​​​на динамик.

По мере развития технологий диоды становились стандартизированными по конструкции, разнообразными по применению и открывались лучшие материалы. Например, кремниевые диоды обычно используются в приложениях для обработки сигналов, а металлокремниевые диоды (например, диоды Шоттки) используются в приложениях для выпрямления мощности.

Конструкция диода — Из чего сделаны диоды?

Самым простым (и распространенным) диодом на сегодняшний день является кремниевый диод, состоящий из двух частей полупроводника; N и P-типа. Когда эти два куска материала соединены вместе, полученный материал приобретает диодные свойства, благодаря чему обычный ток может течь только из области P в область N (поток электронов противоположен этому, когда электроны перетекают из материала N в материал P).

Как мы уже видели, реальный мир далек от идеала, и то же самое относится и к диодам. Идеальный диод не имеет падения напряжения на нем и не потребляет энергии. Однако настоящие диоды на самом деле имеют падение напряжения на них и поэтому рассеивают тепло, проводя электричество. Это падение напряжения на диоде называется его прямым напряжением, и это число зависит от типа диода. Кремниевые диоды, например, имеют прямое напряжение 0,7 В, диоды Шоттки имеют прямое напряжение от 0,15 В до 0,46 В, а германиевые диоды имеют прямое падение напряжения 0,2 В. Прямое напряжение можно рассматривать как минимальное напряжение, необходимое для включения диода, чтобы он мог проводить электричество. Это еще один фактор, который необходимо учитывать; диоды не будут проводить электричество, пока приложенное к ним напряжение не превысит их прямое напряжение!

Интересно, что прямое напряжение на диоде практически не меняется, когда он становится проводящим. Это может быть полезно при создании опорных напряжений, которые не изменяются в зависимости от входного источника питания.

Диоды параллельно

Как и любой компонент, диоды имеют номинальную мощность, что означает, что они могут выдерживать только определенный ток. Теоретически несколько диодов можно использовать параллельно для создания более мощного диода, но в действительности это невозможно. Поскольку диоды могут различаться по прямому напряжению, несколько диодов, подключенных параллельно, могут обнаружить, что работает только один из дидоов, в то время как другие не могут достичь необходимого прямого напряжения. Это приводит к тому, что каждый диод один за другим перегревается и трещит.

Диоды

МОГУТ использоваться параллельно, но ТОЛЬКО при использовании последовательного резистора. Последовательный резистор позволяет каждому диоду достичь необходимого прямого падения напряжения, но недостатком этого метода является то, что через каждый резистор будет протекать ток, и, таким образом, будет рассеиваться мощность.

Диоды серии

Последовательные диоды

невероятно полезны для создания источников опорного напряжения. Если, например, используются кремниевые диоды, то каждый диод будет последовательно иметь 0,7 В. Следовательно, если последовательно использовать три диода, то падение напряжения на всех трех составит 0,7 В х 3 = 2,1 В. Пока входное напряжение больше 2,1 В, это значение напряжения на трех диодах всегда будет сохраняться.

Если не обрабатывается сама мощность, для диодов требуется последовательный резистор, чтобы они не проводили слишком большой ток. То же самое касается эталонов напряжения; подходящий резистор необходим последовательно, чтобы гарантировать, что источник опорного напряжения не проводит слишком большой ток. Вообще говоря, опорное напряжение может потреблять невероятно малое количество тока (менее 0,1 мА), поскольку опорное напряжение можно подавать в буфер, который будет воспроизводить опорное напряжение. Источники опорного напряжения являются важнейшим компонентом стабилизаторов постоянного напряжения, таких как 7805, которые выдают на своем выходе постоянное напряжение 5 В.

Пример диодной схемы

Чтобы лучше понять принцип работы диодов, рассмотрим несколько примеров схем

Что такое полупериодный выпрямитель

Однополупериодный выпрямитель представляет собой простейшую диодную схему, состоящую из одного диода. Такую схему можно использовать как для малой, так и для высокой мощности, но ее часто можно увидеть в приложениях, требующих удаления отрицательной части сигнала переменного тока (например, в усилителе).

Что такое двухполупериодный выпрямитель

Двухполупериодный выпрямитель представляет собой специальную конфигурацию из четырех диодов, которая выпрямляет сигнал переменного тока, но сохраняет форму волны целиком. Такая схема встречается почти исключительно в схемах преобразования мощности, которые преобразуют сеть переменного тока в постоянный.

Фиксатор напряжения

Цепи ограничителя напряжения ограничивают максимальное напряжение сигнала. Это исключительно полезно в схемах, которые могут быть повреждены внешними сигналами, если эти сигналы станут слишком большими.

Диоды Шоттки и Зенера

Как указывалось ранее, доступны диоды различных размеров, форм и функций. Все диоды бывают как со сквозным отверстием, так и со сквозным отверстием, причем варианты со сквозным отверстием часто используются в приложениях с большей мощностью. Но давайте взглянем на другие основные диоды, с которыми вы столкнетесь в мире электроники.

Что такое диоды Шоттки и для чего используются диоды Шоттки?

Диоды Шоттки

изготавливаются из цельного куска полупроводника и металлического проводника. Эти дидоны имеют большие токи утечки, но имеют низкое падение напряжения в прямом направлении. Эти типы диодов обычно используются в силовых выпрямителях, поскольку их низкое прямое падение напряжения позволяет свести к минимуму рассеивание мощности.

Что такое стабилитрон?

Стабилитроны

заслуживают отдельной статьи из-за их необычного обратного пробоя. Короче говоря, стабилитрон не позволит протекать обратному току, пока обратное напряжение не превысит определенного значения. Это значение можно отрегулировать для каждого диода, и что делает это действие полезным, так это то, что это напряжение может иметь широкий диапазон различных значений. Например, обратное напряжение пробоя стабилитронов можно сделать равным 5 В, что означает, что можно легко получить опорное напряжение 5 В. Это устраняет необходимость в последовательном подключении нескольких диодов.

Что такое диоды — описание диодов

Диоды

невероятно важны в цепях, и их способность пропускать электричество только в одном направлении делает их полезными в приложениях обработки сигналов. Но прямое падение напряжения на диодах также полезно для создания источников опорного напряжения, а также для фиксации сигналов для предотвращения повреждения чувствительных цепей, как аналоговых, так и цифровых.

Робин Митчелл — инженер-электронщик, который занимается электроникой с 13 лет.