Диоды описание. Диоды: типы, принцип работы, характеристики и применение

alexxlabРазное
Что такое диод и как он работает. Какие бывают типы диодов. Для чего используются диоды в электронике. Основные характеристики и параметры диодов. Как правильно выбрать диод для схемы.

Содержание

Что такое диод и принцип его работы

Диод — это полупроводниковый электронный компонент с двумя выводами, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Основная функция диода — выпрямление переменного тока и преобразование его в постоянный.

Принцип работы диода основан на свойствах p-n перехода:

  • При подаче прямого напряжения (плюс на анод, минус на катод) сопротивление p-n перехода уменьшается и ток свободно проходит через диод.
  • При обратном включении (минус на анод, плюс на катод) сопротивление резко возрастает, ток практически не проходит.

Таким образом, диод работает как электронный ключ, пропуская ток только в одном направлении. Это свойство и определяет основные области применения диодов.

Основные типы и виды диодов

Существует несколько основных типов диодов, отличающихся конструкцией и назначением:


Выпрямительные диоды

Предназначены для выпрямления переменного тока. Используются в источниках питания, зарядных устройствах и других схемах для получения постоянного тока из переменного.

Стабилитроны

Работают при обратном включении и поддерживают постоянное напряжение на участке пробоя. Применяются для стабилизации и ограничения напряжения.

Светодиоды

Излучают свет при прохождении через них прямого тока. Используются для индикации и освещения.

Варикапы

Обладают изменяемой емкостью в зависимости от приложенного обратного напряжения. Применяются в схемах с электронной перестройкой частоты.

Диоды Шоттки

Имеют малое падение напряжения и высокое быстродействие. Используются в высокочастотных схемах и импульсных источниках питания.

Основные характеристики и параметры диодов

При выборе диода для конкретной схемы необходимо учитывать его основные электрические параметры:

  • Максимальный прямой ток
  • Максимальное обратное напряжение
  • Прямое падение напряжения
  • Обратный ток утечки
  • Емкость p-n перехода
  • Быстродействие (время восстановления)

Эти параметры определяют возможность использования диода в той или иной схеме и указываются в технической документации.


Применение диодов в электронике

Благодаря своим свойствам диоды нашли широкое применение в различных областях электроники:

  • Выпрямление переменного тока в источниках питания
  • Защита от обратного тока и перенапряжений
  • Детектирование сигналов в радиоприемниках
  • Модуляция и демодуляция сигналов
  • Стабилизация напряжения
  • Ограничение амплитуды сигналов
  • Индикация и освещение (светодиоды)
  • Генерация и усиление высокочастотных сигналов

Диоды являются одним из базовых элементов современной электроники и входят в состав практически любого электронного устройства.

Как правильно выбрать диод для схемы

При выборе диода для конкретной схемы нужно учитывать следующие факторы:

  1. Тип диода и его назначение в схеме
  2. Максимальный рабочий ток и напряжение
  3. Быстродействие (для импульсных схем)
  4. Прямое падение напряжения
  5. Рабочая температура
  6. Корпус и способ монтажа

Правильный выбор диода обеспечит надежную работу схемы и позволит избежать выхода компонентов из строя из-за превышения предельных параметров.

Маркировка и обозначение диодов на схемах

Диоды на электрических схемах обозначаются следующим образом:


  • Выпрямительные диоды — треугольник с чертой (катодом)
  • Стабилитроны — как выпрямительные, но с дополнительной чертой
  • Светодиоды — как выпрямительные, но со стрелками
  • Варикапы — как выпрямительные, но с дополнительной линией

Маркировка диодов обычно включает буквенно-цифровой код, указывающий тип диода и его основные параметры. Расшифровка маркировки приводится в справочниках.

Проверка исправности диодов

Простейшая проверка диода может быть выполнена с помощью мультиметра:

  1. Установите мультиметр в режим «прозвонки» или измерения сопротивления
  2. Подключите щупы к выводам диода в прямом направлении
  3. Исправный диод покажет небольшое сопротивление (100-1000 Ом)
  4. При обратном подключении сопротивление должно быть очень большим

Если диод проводит в обоих направлениях или не проводит совсем — он неисправен и подлежит замене.


Выпрямительный диод — описание, параметры и характеристики

Выпрямительный диод – это электронное устройство, предназначенное для преобразования тока переменного в ток постоянный. Это такой двухэлектродный прибор, у которого есть только односторонняя (униполярная) электрическая проводимость. Выпрямительный диод из полупроводниковых материалов и так называемые диодные мосты (когда четыре диода подключены по диагонали попарно в одном корпусе) пришли на смену игнитрону и электровакуумному диоду.

Эффект выпрямления переменного тока и преобразования его в постоянный возникает на переходе полупроводник-металл, металл-полупроводник или же в так называемом электронно-дырочном переходе в некоторых кристаллах (например, кремний, германий, селен, закись меди). Такие кристаллы часто служат основой прибора.

Полупроводниковый выпрямительный диод применяют в радиотехнике, в электронных и электрических устройствах. По сути, выпрямление – это преобразование тока переменного (напряжения) в ток одной полярности (пульсирующий постоянный). Такого типа выпрямление в технике необходимо для размыкания и замыкания электрический цепей, коммутации и детектирования электрических сигналов и импульсов, и для многих других подобных преобразований. Такие характеристики диода, как быстродействие, стабильность параметров, емкость p-n переходов не обязывают предъявлять к себе какие-то специальные требования.

У такого устройства есть определенные электрические параметры и характеристики диодов:

— прямое напряжение при указанном значении тока (берется среднее значение);

— обратный ток при заданном значении обратного напряжения и температуры (среднее значение);

— амплитудные допустимые значения для максимального обратного напряжения;

— усредненное значение прямого тока;

— значение величины частоты без снижения режима;

— сопротивление.

Выпрямительный диод часто сокращенно называют просто выпрямителем. Как компонент электрической цепи, он оказывает высокое сопротивление току, который протекает в одном направлении, и низкое тому, который протекает в направлении обратном. Это и вызывает выпрямление тока.

У такого устройства, как диод выпрямительный, достаточно небольшой частотный диапазон. Рабочая частота для промышленного использования такого прибора при преобразовании переменного тока в постоянный составляет 50 Гц. Предельной частотой принято считать не более чем 20 кГц.

Выпрямительный диод как электронное устройство можно поделить на несколько групп по значению максимального среднего прямого тока. Это диод малой мощности (до 0,3 ампер), средней мощности (от 0,3 А до 10 А) и сверхмощные (силовые) выпрямительные диоды (более десяти ампер).

К основным параметрам такого электронного устройства, как выпрямительный диод, необходимо отнести и рабочий диапазон для температуры окружающей среды (обычно она колеблется от -50 до +130 градусов Цельсия для наиболее распространенного типа диода – кремниевого) и максимальную температуру корпуса (самые разные параметры, в зависимости от мощности, назначения и производителя).

Что такое диод Шоттки- подробное описание полупроводника.

В электроустановках, как вы знаете, имеет огромное применение силовые полупроводниковые приборы — промышленные диоды. Это  стабилитроны, диоды Зенера и гость нашей статьи — диод Шоттки.

Что такое диод Шоттки(наречен в честь немецкого физика Вальтера Шоттки), могу сказать кратко – он отличается от других диодов принципом работы основанный на выпрямляющем контакте металл – полупроводник. Этот эффект может получиться в двух случаях: для диода n-типа –если в полупроводнике работа выхода меньше чем металла, для диода р-типа – если работа выхода полупроводника больше чем металла. Наибольшей популярностью пользуются диоды Шоттки вида n-типа из-за высокой подвижностью электронов, сравнимо с подвижностью дырок.

Рис 1. Вид диода Шоттки в разрезе

Плюсы и минусы

Для сравнения берем биполярный диод. Как говорится: сразу в огонь, начнем с недостатка, а он считаю самый важный. У диодов Шоттки огромный обратный ток.

 

С минусами все, теперь хорошее, плюсы.

  • Во-первых, считаю, что диоды Шоттки являются наиболее быстродействующими. Так же можно учитывать плюсом прямое падение напряжения при таком же токе на несколько десятых вольта меньше как у биполярных.
  • Во-вторых, можно добавить, что у  данных диодов  не накапливается не основные носители заряда, так как ток в полупроводнике проходит по принципу дрейфа. Про этот механизм расскажу в следующих статьях.

Структура диода Шоттки.

Огромное количество диодов Шоттки изготавливаются по планарной технологии с  эпитаксиальным n-слоем, на поверхности которого создают оксидный слой, в котором образуются окна для формирования барьера. В роли последнего используются такие металлы: молибден, титан, платина, никель. По всей площади контактной области формируется кольцо кремния р-типа( рис 2 а), которое будет служить уменьшением краевых токов утечки.

Рис 2 а.,б.

Работает «охранное» кольцо таким способом: степень легирования и размеры р-области проектируется таким образом, чтобы при перенапряжениях на приборе ток пробоя протекал именно через р-n-преход, а не через контакт Шоттки.

Здесь мы видим, что области р-типа сформированы непосредственно в активной области перехода Шоттки. Поскольку в такой конструкции имеется два типа перехода – переход металл-кремний и р-n-переход,- по своим свойствам и характеристикам она занимает  промежуточное положение. Благодаря переходу Шоттки, она имеет минимальные токи утечки, а из наличия р-n-перехода — большие напряжения при прямом смещении.

Также конструкция, приведенная на рисунке 2 б, обладает повышенной устойчивостью к действию разряда статического электричества. Это следует из принципа работы, который заключается в том, что объемные токи утечки замыкаются на обедненной области р-n-перехода, тем самым уменьшая электрическое поле на границе раздела металл-полупроводник при прямом смещении, области пространственного р-n-переходов имеют минимальную ширину, и вольт-амперная характеристика (ВАХ) рис.3

 диода близка к ВАХ типовой конструкции диода. При обратных же напряжениях область обеднения р-n-перехода увеличивается по мере увеличения прикладываемого напряжения и ОПЗ соседних р-n-переходов смыкается, образуя своего рода «экран», защищающий контакт Me-Si высоких напряжений, которые могут вызвать большие объемные токи утечки.

Рис.3 Вольт-амперная характеристика диода Шоттки

Принцип действия

Вольт-амперная характеристика диода Шоттки, смещенного в прямом направлении, определяется формулой

которая по форме совпадает с ВАХ р-n-перехода, однако ток  J0  гораздо выше, чем Js (типовые значения диода Шоттки Al-Si при 25 С J0 = 1.6 *10-5А/см2, а для р-n-перехода при

Nd=Na=1016А/см3, Js=10-10А/см2)

При прямом смещении диода Шоттки к прямому падению напряжения на переходе добавляется напряжение на самом полупроводнике. Сопротивление этой области содержит две составляющие:  сопротивление слаболегированной эпитаксиальной пленки (n—) и сопротивление сильнолегированной подложки (n+). Для диода Шоттки с низким допустимым напряжением (менее 40 В) эти два сопротивления оказываются одного порядка, поскольку n+ область значительно длиннее (n—) области (примерно 500 и 5 мкм, соответственно). Общее сопротивление кремния площадью 1 см2 составляет в таком случае   от 0,5 до 1 мОм, создавая падение напряжения в полупроводнике от 50 до 100 мВ при токе 100А.

Если диод Шоттки выполняется на допустимое обратное напряжение более 40 В, сопротивление слаболегированной области возрастает очень быстро, поскольку для создания более высокого напряжения требуется более протяженная слаболегированная область и еще более низкая концентрация носителей. В результате оба фактора приводят к возрастанию сопротивления (n

—) области диода.

Конструкторско-технологические приемы.

Большое сопротивление является одной из причин того, что обычные кремниевые диоды Шоттки не выполняются на напряжение свыше 200 В.

 

Для снижения обратных токов утечки, повышение устойчивости к разрядам статического электричества используются различные приемы.

Так, для снижения токов утечки и выхода годных диодов Шоттки в окне под барьерный слой делают углубление 0,05 мкм, а после формировании углубления в эпитаксиальном слое  проводят отжиг при температуре 650 град. В среде азота в течении 2-6 часов.

Снижение обратных токов молибденовых диодов Шоттки добиваются путем создания геттерирующего слоя перед нанесением   эпитаксиального слоя полированием обратной стороны подложки свободным абразивом, а после металлизации электрода Шоттки удаляют геттерирующий слой.

При выдерживании оптимальных соотношений между шириной и глубиной охранного кольца также можно существенно обратные токи утечки и повысить устойчивость к статики.

Пишите комментарии,дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное.

Похожее

Диод 1N5408 – описание, характеристики, аналог, datasheet

В данной статье приводиться техническое описание диода 1N5408, его характеристики, цоколевка, аналог и другие дополнительные подробности.

Описание диода 1N5408

1N5408 – диод серии 1N540x. Это диод общего назначения, имеющий хорошие характеристики, что делает его идеальным для использования в широком спектре устройств общего назначения. Данный диод способен выдерживать максимальный ток до 3 ампер.

Он изготовлен в корпусе DO-201, который немного больше по сравнению с DO-41, но может использоваться вместо многих диодов DO-41, если имеется немного большее места на плате.

Это также идеальный вариант, если вы ищете более мощный диод по сравнению с диодами DO-41, например, 1N4007, 1N4148 и т. д. В большинстве схем вы можете заменить эти диоды на 1N5408, чтобы обеспечить больший прямой ток.

Область применения 1N5408

Как упоминалось выше, 1N5408 можно использовать во многих схемах. Данный диод в основном предназначен для выпрямления переменного напряжения в зарядных устройствах, источниках питания, преобразователях напряжения и т. д.

Цоколевка диода 1N5408

Характеристики диода 1N5408

  • Тип: выпрямительный диод общего назначения
  • Постоянное обратное напряжение (max): 1000В;
  • Прямой выпрямленный ток (max): 3А;
  • Допустимый прямой импульсный ток (max): 200А;
  • Обратный ток (max): 5мкА;
  • Прямое напряжение (max): 1,2В;
  • Рабочая температура: -55…150 °C
  • Способ монтажа: в отверстие
  • Корпус: DO-201

Размеры диода 1N5408

Аналоги 1N5408

Диод 1N5408 легко заменяется другими диодами своей серии. Это может быть 1N5400, 1N5401, 1N5402, 1N5404, 1N5406 и 1N5407. Единственные различия между этими диодами — это постоянное обратное напряжение, но если вы используете их в схемах с питанием от 12 В до 24 В то проблем с ними не будет.

Другие возможные аналоги:

BY226, 1SR34, MR510, P300M, CR3-100, CR3-120, G3M, FR307, FR607, HER508 и V3510.

Datasheet 1N5408

Скачать datasheet 1N5408 (34,1 KiB, скачано: 234)

 

для чего нужны, катоды и аноды, классификация и назначение

Диод –это один из самых простых приборов-полупроводников. У него есть две области с разными типами проводимости: положительный и отрицательный электрод. Это есть то, из чего состоит диод: анод, катод иp-n переход. Существует несколько разновидностей приборов.

Стандартный диод

Электровакуумные диоды

Вакуумный диод – это устройство в виде стеклянной лампы или металлокерамического баллона. Из него откачивают воздух и помещают внутрь два электрода с нитью накаливания – проводником. Она соединяется с катодом и нагревается внешним током.

Принцип работы

У диода принцип работы основан на односторонней проводимости. В электровакуумных приборах это достигается следующим образом:

  1. Нить накаливания нагревается, передавая тепло катоду, который начинает испускать электроны.
  2. Анод притягивает частицы только на «плюсе».
  3. Анод, подключенный к «минусу»,начнет отталкивать электроны, и тока в цепи не будет.

Благодаря принципу действия диода, основанному на управлении потоком электронов, такие устройства также называют ламповыми.

Конструкция прибора предполагает наличие выводов электродов, соединенных с контактными областями. У диода может быть два состояния: открытое и закрытое.

Прямое включение диода

К аноду диода подают положительное напряжение, на катод – отрицательное. Что получается:

  • электроны двигаются к месту p-n границы;
  • сопротивление в месте перехода уменьшается, проводимость увеличивается;
  • как следствие возникает прямой ток.

При соблюдении полярности диод будет считаться включенным прямо.

Прямое включение диода

Обратное включение диода

Если подключить выводы наоборот, частицы станут перемещаться от p-n слоя. Сопротивление повысится, и протекающий ток будет низким, или обратным. При расчетах его не учитывают – под односторонней проводимостью подразумевают наличие именно прямого тока.

Виды напряжения

Соответственно состояниям различают два типа напряжения: прямое и обратное. Главный определяющий параметр – сопротивление границы областей электродов.

Вольт-амперная характеристика (ВАХ)

Один из ответов на вопрос о том, что такое вах диода, – зависимость проходящего через границу p-n тока от полярности подаваемого напряжения и его величины.

Ее показывают на графике:

  • вертикальная ось – прямой и обратный ток (верхняя и нижняя часть) в Амперах;
  • горизонтальная – обратное и прямое напряжение (левая и правая сторона).

Образуется кривая, показывающая значения пропускного и обратного тока.

Полупроводниковые диоды

Как работает диод полупроводник? Его работа основана на взаимодействии заряда с электромагнитным полем. Условная конструкция:

  • элемент из полупроводникового материала;
  • сторона, принимающая электроны, – анод, проводимость p-типа;
  • катод, отдающий частицы (проводимость n-типа).

Между двумя слоями формируется граница – p-n переход.

Полупроводниковый диод

Вольт-амперная характеристика

На графике кривая имеет ветви в обеих его частях:

  1. Прямая – в правой части графика. Направлена вверх, показывает возрастание прямого тока при увеличении напряжения.
  2. Обратная – в левой стороне. Показывает рост обратного тока – меньше, чем прямого, поэтому ветвь расположена близко к оси напряжения.

Чем ближе ветвь к вертикальной оси справа и к горизонтальной слева, тем лучше выпрямительные свойства.

Предельные значения параметров

На графике каждого прибора есть момент, когда ток нарастает сильнее. Это зависит от устройства диода – разные материалы «открываются» при разных показателях. Ток возрастает, и происходит нагревание кристалла полупроводника.

Тепло либо рассеивается само по себе, либо отводится при помощи радиаторов. Если ток превышает допустимый параметр, проводник разрушается под воздействием высокой температуры. Поэтому по назначению диода, а также материалу определяют максимально допустимые параметры.

Виды полупроводниковых диодов

Полупроводниковый – широкое определение, оно описывает саму идею и общее устройство. На практике существует множество узкоспециализированных разновидностей.

Выпрямители и их свойства

Иногда нужно преобразовать ток в цепи, для чего нужен диод с выпрямительными свойствами либо диодный мост. Благодаря принципу работы, переменный ток на входе прибора даст лишь одну полуволну – в открытом состоянии.

Полупроводниковые стабилитроны

Задача этих устройств – стабилизация напряжения. Как это происходит:

  • в обычном состоянии у перехода высокое сопротивление, ток почти не проходит;
  • если наступает пробой, проходимость увеличивается, сопротивление падает.

Устройства работают в условиях пробоя и часто применяются для профилактики перенапряжения.

Диод-стабилитрон

Диод Зенера

Часто можно встретить название «диод Зенера», что это такое? Это лишь еще одно название стабилитрона – в честь ученого Кларенса Зенера, открывшего туннельный пробой. Это эффект прохождения заряженных частиц через p-n барьер, когда перекрываются зоны электродов. Открытие позволило разработать первые стабилитроны, отсюда название.

Принцип работы детекторов

На основе обычного выпрямителя можно собрать простейший амплитудный детектор. Как устроена работа диода (например, с барьером Шоттки):

  • если полупериоды выше напряжения на конденсаторе, начинается зарядка;
  • как только амплитуда становится меньше его значения, диод закрывается.

Конденсатор разряжается, происходит восстановление низкочастотного сигнала.

Светодиод

В отличие от обычного прибора, СД создают оптическое излучение при прохождении тока. Это происходит при рекомбинации носителей заряда с излучением фотонов на границе электродов. Впервые эффект был открыт в 1907 году, технология продолжает совершенствоваться до сих пор.

Особенности светодиода

Спектр оптического излучения узкий – нужный цвет изначально заложен в кристалле диода. Однако диапазон может отличаться в зависимости от состава материала-полупроводника:

  • зеленый – фосфид галлия;
  • синий – карбид кремния;
  • красный – арсенид галлия.

При этом светодиоды обладают высокой световой отдачей, спектральной чистотой, прочностью и долговечностью.

Обычные светодиоды

Туннельный

Работает на основе одноименного эффекта. При изготовлении применяют вырожденные полупроводники. Встречается в качестве усилителя.

Обращенный диод

Обладают высокими показателями обратного тока, превосходящими прямой. Отличаются низкой чувствительностью к ионизирующему излучению.

Варикап

Проще всего объяснить на примере конденсатора с переменной толщиной диэлектрического слоя. При низком напряжении на p-n переходе толщина слоя при высокой емкости мала, при высоком – слой должен увеличиваться. Для чего нужны такие диоды? Их используют как элементы с управляемой емкостью, например, в системах автонастройки частоты в радиоприборах.

Фотодиод

Устройства, в которых обратный ток возникает при попадании фотонов. По принципу действия схожи с обычным солнечным элементом.

Маркировка

Современная маркировка диодов содержит четыре элемента:

  • материал изготовления;
  • обозначение класса диода;
  • назначение или свойства;
  • номер разработки.

Например, КД202А – кремниевый (К), выпрямительный (Д) диод.

Триоды

Раньше использовались вместо транзисторов; в современной электротехнике почти не используются. Состоят из трех электродов: катода прямого либо косвенного накала, анода и сетки. В зависимости от напряжения, регулируется поток электронов, создавая эффект усилителя.

Плюсы и минусы

Полупроводниковые диоды имеют как преимущества, так и недостатки. К первым можно отнести:

  • доступность – элементы стоят недорого;
  • взаимозаменяемость – при выходе из строя легко подобрать и установить аналогичный;
  • высокая пропускная способность;
  • простой принцип работы.

Из недостатков – уязвимость к внешним воздействиям и возможные неисправности. Это могут быть:

  • обрыв перехода;
  • нарушение герметичности;
  • пробой перехода.

Однако устранить повреждения и заменить устройство несложно, поэтому минусы можно считать несущественными.

Использование в быту

Благодаря тому, как просто устроены диоды, они распространены повсеместно. Их используют почти в каждом приборе, который можно увидеть дома. Например, LED телевизоры, сам принцип их работы основан на использования светодиодов. Другие примеры – блоки питания, реле, любительские электрические схемы.

Основные неисправности диодов

Главная проблема, с которой сталкиваются при использовании диодов, – эффект пробоя. Есть несколько видов неисправности.

Пробой на графике ВАХ

Пробой p-n-перехода

При пробое происходит уменьшение сопротивления, образуется обратный ток. Различают лавинный пробой, которой сопровождается цепочкой прорывов, и полевой.

Электрический пробой

Главное в электрических пробоях – они обладают обратимой природой (состояние возвращается к нормальному). Это значит, что переход не повреждается. Это позволяет использовать пробой как основополагающий принцип работы – как в стабилитронах.

Тепловой пробой

Возникает при повышении температуры. Отличается возникновением необратимых повреждений: разрушается кристаллическая решетка полупроводника.

Несмотря на простоту конструкции, диод по-прежнему используется в современных устройствах. Найти ему альтернативу удается не всегда. Тем более продолжаются работы по технологическому совершенствованию диодов для различных задач.

Видео

Лазерные диоды с волоконным выводом

Лазерные диоды с волоконным выводом

Лазерные диоды сегодня можно встретить практически везде, ведь это простейший элемент для преобразования электроэнергии в мощное лазерное излучение. Лазерные диоды состоят из слоев полупроводниковых материалов, например, GaAs, InP или GaN. Одномодовые лазерные диоды характеризуются малой мощностью (обычно <1 Вт), многомодовые же лазерные диоды способны развить мощности от 10 Вт до нескольких киловатт.

Оптические волокна

Для передачи света, поступающего от лазерного диода, обычно используются два типа активных волокон:

Одномодовые волокна. Такие волокна имеют сердцевину диаметром в несколько мкм (например, ~ 6 мкм на длине волны 1 мкм и 9 мкм на длине волны 1,5 мкм).

Многомодовые волокна — это волокна большего диаметра, которые могут работать с гораздо более высоким уровнем оптической мощности. Стандартные версии могут иметь диаметр ядра 62, 100, 200, 400, 800 или даже> 1000 мкм. При этом, чем меньше диаметр, тем проще сфокусировать в пятно свет, исходящий от волокна, с помощью линзы или объектива микроскопа.

Рисунок 1. Принцип передачи излучения внутри сердцевины одномодового (сверху) или многомодового волокна (снизу)

Одномодовые лазерные диоды с волоконной связью

Этот тип лазерных диодов обычно заключен в корпус под названием «Бабочка», оснащен системой охлаждения и термистором. Одномодовый лазерный диод с волоконной связью может достигать выходной мощности от нескольких сотен милливатт до полутора ваттт.

Лазерный диод с волоконно-оптической связью в корпусе типа «бабочка» — сложное устройство, имеющее множество различных возможных конфигураций контактов и заземлений (полностью незаземленный, с заземленным анодом и т. д.).

Рисунок 2. Лазерный диод в корпусе типа «бабочка» с одномодовым волокном, излучающим на длине волны 976 нм. Мини-«бабочка» с десятью выводами (слева) и стандартная «бабочка» с 14-ю выводами (справа)

Рисунок 3. Другие форм-факторы лазерных диодов с волоконно-оптической связью

Сегодня среди производителей маломощных лазерных диодов есть тенденция к разработке диодов коаксиального типа. Несмотря на малые габариты, термоохлаждение и термистор по-прежнему будут присутствовать внутри такого диода.

Рисунок 4. 3 типа лазерных диодов, широко используемых в промышленности

Лазерные диоды Фабри Перро с решеткой Брэгга (или без нее)

«Стандартный» лазерный диод с волоконной связью представляет собой обычный частично отражающий полупроводниковый резонатор, у которого задняя грань имеет покрытие с высокой отражающей способностью, а передняя грань — частично отражающее покрытие. Типичный размер микросхемы лазерного диода составляет ~ 1 * 0,5 * 0,2 мм.

Краткие характеристики:

  • Диапазон мощности может достигать более 1,5 Вт
  • Полоса пропускания обычно широкая, более 1 нм
  • Выходной пучок имеет высокую степень эллиптической поляризации

Чтобы сузить полосу излучения и улучшить общую стабильность лазерного диода, производители устанавливают в выходное волокно волоконную решетку Брэгга.

Рисунок 5. Лазерный диод с решеткой Брэгга

Лазерные диоды с распределенным брээговским отражателем и обратной связью

В лазерных DBR — диодах секция брэгговская решетка непосредственно интегрирована в микросхему лазерного диода. Это позволяет сузить полосу излучения с обычных 10 нм до 0,1 нм.

Рисунок 6. Принцип работы DFB — диода и лазерного DBR — диода

Рисунок 7. Пример излучательного DFB — диода

Спектральные свойства

Интересно отметить, что спектр лазерного диода Фабри-Перро, работающего в импульсном режиме, характеризуется скачками в первые 100 с нс. На приведенном ниже графике показаны некоторые измеренные кривые такой полосы пропускания.

Рисунок 8. Скачки ширины полосы излучения лазерного диода Фабри-Перро с брэгговской решеткой

Спектральная ширина DFB — диода в непрерывном режиме намного уже, чем у лазера Фабри-Перро, даже оснащенного брэгговской решеткой.

Диоды с распределенной обратной связью также демонстрируют некоторое колебание длины волны излучения в зависимости от температуры и тока.

Также интересно посмотреть на изменение ширины полосы излучения, рассматривая короткоимпульсное излучение. Можно заметить, что ширина полосы излучения остается узкой только тогда, когда уровень тока не превышает 200 мА.

Рисунок 9. Колебания ширины полосы пропускания лазерного диода при работе в импульсном режиме. Уширение полосы пропорционально уровню тока

Схема одномодового лазерного диода

Компания AeroDIODE разработала три драйвера лазерных диодов, разработанных как для НИОКР, так и для полной интеграции фотонных систем. Все эти драйверы включают в себя элемент управления системой охлаждения, что позволяет пользователю регулировать температуру лазерного диода.

CCS от Aerodiode

Импульсные драйверы дороже линейных, однако они защищают светодиоды от электропомех и колебаний напряжения в питающей сети. Эффективность современных импульсных драйверов достигает 98%, они не требуют дополнительных мер охлаждения, а потребляемая светильником мощность равна мощности использованных светодиодов. Именно импульсные драйверы позволяют воспользоваться всеми благами энергосбережения, которые предоставляют светодиодные технологии.

Драйвер AeroDIODE оснащен двумя каналами. Один оптимизирован для работы в режиме непрерывного излучения с низким уровнем шума, другой — оптимизирован как для непрерывного излучения, так и для короткоимпульсного излучения. Центральная плата драйвера может действовать как «центр управления» для волоконного лазера.

Плата Shaper — еще один драйвер от AeroDIODE, который может решить многие проблемы, связанные с импульсным и непрерывным излучением. С помощью драйвера легко компенсировать форму импульса или снизить влияние сторонних мод. Внутренний генератор сигналов произвольной формы генерирует одну точку каждые 500 пс с динамическим диапазоном 48 дБ.

Рисунок 10. Драйверы лазерных диодов AeroDIODE. CCS — это универсальный драйвер импульсных лазерных диодов, генерирующий импульсы от 1 нс (слева). Плата Centrale — это драйвер многоканального волоконного лазерного диода, оптимизированный для одномодовых лазерных диодов (справа)

Многомодовые лазерные диоды с волоконной связью

Многомодовые лазерные диоды с волоконной связью имеют конфигурацию, схожую с многомодовыми. Существует 4 типа многомодовых лазерных диодов с оптоволоконной связью (см. рис. 11).

Одиночные излучатели: микросхема лазерного диода изолирована, собрана на вспомогательной опоре и заключена в модуль лазерного диода. Обычно их мощность достигает 15 Вт.

Несколько эмиттеров: конфигурация, в которой несколько излучателей разделены и оптически связаны вместе с другими изолированными эмиттерами в многомодовом волокне (рисунок 19 справа). Таким образом, уровень выходной мощности можно увеличить до нескольких сотен ватт, а диаметр ядра оптоволокна может быть небольшим, например, 100 или 200 мкм.

Одиночные полосы: конфигурация, в которой несколько эмиттеров соединены в полосы и заключены в модуль. Мощность достигает 50 Вт.

Несколько стержней: конфигурация, в которой несколько стержней собраны в большой корпус с водяным охлаждением и соединены в многомодовое волокно большого диаметра. Мощность таких излучателей достигает сотни ватт, иногда киловат. Такие диоды обычно подключаются к многомодовым волокнам с сердцевиной диаметром 600 или 800 мкм.

Рисунок 11. Примеры составных конфигураций многомодовых лазерных диодов

Обычно одиночный эмиттер работает на уровне напряжения ~ 1,5 В и тока ~ 15 А.

В лазерном диоде с несколькими излучателе уровень тока не изменяется (обычно 15 А макс.), но из-за последовательного соединения напряжение увеличивается (4,5 В при 15 А для лазерного диода мощностью 60 Вт).

При параллельном соединении излучателей уровень напряжения не меняется, но ток легко может достигать 45 — 50 А.

Принципиальные схемы и форм-факторы

На рисунке 12 показаны некоторые примеры конструкции одноэлементного и многоэлементного лазерного диода. Можно видеть, что разделение нескольких элементов лазерного диода и объединение их лазерного излучения в одно волокно позволяет увеличить мощность на поверхности волокна.

 

Рисунок 12. Пример конструкции одноэлементного лазерного диода (слева) и многоэлементного лазерного диода (справа)

Рисунок 13. Пример установки волоконного лазерного диода

Спектральные свойства

Во многих приложениях, связанных, например, с накачкой лазеров на редкоземельных ионах, требуется стабилизированный и узкий спектр излучения (стабилизация длины волны). Нужно, чтобы температура лазерного диода контролировалась. Для этого часто диод оснащают дополнительным элементом стабилизации длины волны — объемной брэгговской решеткой.

Рисунок 14. Синхронизированные спектры лазерного диода с длиной волны 930 нм

Схема многомодового лазерного диода

Главная проблема многомодовых лазерных диодов с выходной мощностью более 10 Вт – терморегуляция. Решить эту проблему под силу драйверу, специально разработанному для управления волоконным лазерным диодом.

CCM от AeroDIODE полностью оптимизирован для управления одним или несколькими многомодовыми лазерными диодами накачки (одноэлементными или многоэлементными устройствами). Он снабжен термоэлектрическим охладителем, который позволяет регулировать температуру лазерного диода. Это устройство с воздушным охлаждением, совместимое с лазерными диодами с оптической мощностью до 200 Вт.

©AeroDIODE

Компания INSCIENCE помогает своим заказчикам решать любые вопросы и потребности по продукции AeroDIODE на территории РФ 

 

маркировка корпуса, виды, технические характеристики

Светодиод – полупроводниковый прибор, преобразующий электрический ток в световое излучение. В отличие от ламп накаливания и энергосберегающих, долговечней и энергоэффективней. По исполнению делятся на два основных типа – DIP и SMD (СМД).

Различаются по конструкции корпуса и расположением контактов. В статье мы расскажем про SMD диоды.

Что такое smd

Surface Mounted Device (SMD) – прибор, монтируемый на поверхность. Говоря другими словами, если DIP светодиод имеет длинные контактные ножки и монтируется через отверстия в электрической плате, то СМД аналоги – прямо на плату или в светодиодную ленту, так как имеют маленькие контакты.


Япония – лидер развития технологий светодиодов, СМД диода в частности. Поэтому лучшая продукция у них.

Читайте также: Как правильно выбрать светодиодную ленту для растений (фитолента).

Корпуса smd элементов

Основной тип – пластмассовый корпус прямоугольной формы.

Массовое производство налажено именно для такого типа. Если брать обычные диоды, а не источники света, то там ещё есть корпус металлостеклянный цилиндрической формы. Для нужд именно освещения смысла в таком исполнении нет.

Более важны размеры СМД светодиодного элемента. Их можно узнать по маркировке.

Маркировка smd полупроводников

Четыре цифры в маркировке обозначают длину и ширину в сотых миллиметра. Например, диод 1206 длинной 12 мм и шириной 6 мм.

Приписка RGB обозначает, что светодиод может выдавать один из трех цветов – красный, зеленый или голубой.

Для радиолюбителя обычно достаточно знания этих двух параметров в маркировке СМД диодов.

Читайте также: Полная характеристика ультрафиолетовых светодиодов и лент.

Краткие технические характеристики и применение

Популярны СМД светодиоды с маркировками 5050, 3528 и 5630 (5730). Именно в светодиодной ленте используются такие SMD кристаллы, благодаря чему получили широкое распространение.

Но других типоразмеров достаточно много. Вот основные из них (краткая характеристика и сферы применения, наиболее распространенных из них):

0603. Мощность 1,9 – 2, 3 ватт. Обычно применяется в приборных панелях автомобиля и в подсветки экрана в некоторых мобильных телефонах.

2835. Мощность 0, 2 – 1. Применяются в LED-лампочках, в карманных и тактических фонариках. Хорошо экономят энергию. Но в основном только белый цвет.

Не путайте с 3528, который более старый и не такой энергоэффективный.

Читайте также: Как сделать фитолампу для подсветки рассады и растений в домашних условиях — пошаговая инструкция.

3528. Появился давно. В отличие от 2835 выпускается в разных цветах: теплый и холодный белый, красный, зеленый, желтый и синий.

3014. Мощность 0, 1 Вт. Современные светодиоды. Конкретную сферу применения назвать сложно, в интернете информации мало.

3030. 1,5 – 2, 2 Вт. Для ремонта ЖК и LED телевизоров.

3535. 1-3 Вт. Заняли твердое место на рынке из-за высокой теплоотдачи. Активно применяются в уличном освещении и на производстве.

5050. 0, 2 или 0, 26 Ватт. В сущности, это просто три диода 3528 в одном корпусе. Используется для красивого общего освещения – барах, ресторанах, гостиницах и проч.

5630. 0, 5 Ватт. Лучшее применение в светодиодных лентах. Требуют хорошего охлаждения, потому почти не используются в других сферах.

0805 и 1206 мало распространены. Применяются в основном радиолюбителями или для подсветки телефонов (смартфонов).

5730. Мощность от 0,5 до 1 ватта. Средние характеристики и невысокая цена. Встречается в светильниках всех видов: от декоративного освещения до уличного и промышленного. Один из самых распространенных кристаллов.

Полезное видео по теме:

В заключение

Светодиодные системы сегодня вытесняют лампы накаливания и энергосберегающие аналоги. Промышленники и жильцы домов любят их за низкое потребление электроэнергии и долгий срок службы. Дизайнеры за высокое качество света и безопасность. Радиолюбители за компактность и множество сфер применения. И наиболее популярные типы светодиодов – это SMD (СМД).

Пишите комментарии и делитесь статьей в социальных сетях, если узнали что-то новое и полезное о маркировке или сферах применения осветительных диодов.

ОПИСАНИЕ СПЕКТРА ЕСТЕСТВЕННЫХ ШУМОВ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ДИОДОВ НА ОСНОВЕ МОДИФИЦИРОВАННОГО СООТНОШЕНИЯ ВАН ДЕР ЗИЛА

Том LVII, № 12 Известия вузов. Радиофизика 2014

7. Клюев А. В. Низкочастотные шумы в наноразмерных полупроводниковых структурах: источ-

ники, измерение, методы анализа. LAP LAMBERT Acad. Publ., 2011. 208 с.

8. Клюев А. В., Беляков А. В., Якимов А. В. // Изв. вузов. Радиофизика. 2008. Т. 51, № 2. С. 149.

9. Klyuev A. V., Yakimov A. V. // Physica B. 2014. V. 440. P. 145.

10. Клюев А. В., Шмелёв Е. И., Якимов А. В. // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. 2009.

№ 5. С. 81.

11. Gupta M. S. // Phys. Rev. A. 1978. V. 18, No. 6. P. 2 725.

12. Шашкин В. И., Вакс В. Л., Данильцев В. М. и др. // Изв. вузов. Радиофизика. 2005. Т. 48,

№ 5. С. 544.

13. Шашкин В. И., Мурель А. В., Данильцев В. М., Хрыкин О. И. // Физика и техника полупро-

водников. 2002. Т. 36, № 5. С. 537.

14. Клюев А. В. // Вестник МГУ. Сер.3. Физика. Астрономия. 2011. № 3. С. 20.

15. Клюев А. В. // Вестник МГУ. Сер.3. Физика. Астрономия. 2012. № 3. С. 13.

16. Клюев А. В. // Радиотехника и электроника. 2013. Т. 58, № 2. С. 199.

17. Klyuev A. V. // Int. J. Modern Phys. B. 2013. V. 27, No. 13. Art. no. 1350049.

18. Клюев А. В. // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. 2011. № 5 (3). С. 197.

19. Болховская О. В., Клюев А. В. // Изв. вузов. Радиоэлектроника. 2013. Вып. 1. С. 48-53.

20. Tripple M., Bosman G., Van der Ziel A. // IEEE Trans. Microwave Theory Tech. 1986. V. 34.

P. 1 183.

21. Андронов А. А., Беляков А. В., Гурьев В. А., Якимов А. В. // Труды 2-го рабочего совещания

по проекту НАТО SfP-973799 «Полупроводники». Нижний Новгород: ТАЛАМ, 2002. C. 38.

22. Yakimov A. V., Klyuev A. V., Shmelev E. I., et. al. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1 129. Proc. 20th

Intern. Conf. “Noise and Fluctuations, ICNF 2009”. P. 225.

23. Klyuev A. V., Yakimov A. V., Shmelev E. I. // Fluctuation Noise Lett. 2013. V. 12, No. 1. Art.

no. 1350008.

24. Клюев А. В., Шмелёв Е. И., Якимов А. В. // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. 2010. № 5

(1). C. 57.

25. Клюев А. В., Якимов А. В. // Вестник ННГУ им. Н. И. Лобачевского. 2007. № 6. C. 52.

26. Klyuev A. V., Yakimov A. V., Shmelev E. I. // AIP Conf. Proc. 2009. V. 1 129. Pro c. 20th Intern.

Conf. “Noise and Fluctuations, ICNF 2009”. 2009. V. 1 129. P. 361.

27. Su N., Zhang Z., Schulman J.N., et al. // IEEE Electron. Device Lett. 2007. V. 28, No. 5. P.336.

Поступила в редакцию 9 февраля 2014 г.; принята в печать 16 сентября 2014 г.

DESCRIPTION OF THE SPECTRUM OF NATURAL NOISE IN SEMICONDUCTOR

DIODES BASED ON THE MODIFIED VAN DER ZIEL RELATION

A. V. Klyuev, E. I. Shmelev, and A. V. Yakimov

In this work, we study the spectrum SiDof natural (thermal and shot) current noise of the p-

n junction, as well as the Schottky barrier with the nonideality coefficient ηof the current-voltage

characteristic exceeding unity. The results obtained with the help of the special experimental setup

are presented and explained using an equivalent scheme, which takes into account the presence of

the series resistance of the base and the diode contacts, as well as the possibility of leakage-current

existence. It is theoretically proved and experimentally confirmed that the Van der Ziel relation SiD=

=2q(ID+2Is), which is used for calculating the current-noise spectrum of an “ideal” junction with

η=1, cannot be used for η>1(here, qis an elementary charge, IDis the current across the junction,

А. В. Клюев, Е. И. Шмелёв, А. В. Якимов 1003

Диод

: определение и значение | Dictionary.com

Диод — это устройство для управления электрическими токами, чтобы они текли только желаемым образом (так, как хочет инженер).

Диоды используются во всех видах электронных устройств. Большинство используемых сегодня диодов являются полупроводниковыми диодами . Люди часто просто используют слово диод , когда говорят о полупроводниковом диоде . Полупроводник — это материал, через который может проходить электричество, но не так хорошо, как когда оно проходит через более сильный проводник, такой как медь.Этот вид диода — это своего рода дверь, через которую проходит электричество, но она открывается только в одну сторону.

Среди простейших разновидностей этого устройства — диоды с p-n переходом . Такие диоды обычно изготавливаются из полупроводникового кремния. Сам по себе кремний не очень хорошо проводит, но его проводимость можно улучшить, добавив другие элементы. В зависимости от того, что вы добавляете в кремний, он может стать либо материалом p-типа, который имеет положительный заряд, либо материалом n-типа, который имеет отрицательный заряд.Чтобы создать диод , нужно соединить материал из материала p-типа и материала n-типа. P-тип — это анод, а n-тип — катод. На стыке, где встречаются два материала, они нейтрализуют друг друга, и область вокруг стыка не имеет заряда. Электрический ток не может пройти через него. Если вы добавите положительный электрический ток к положительному концу и отрицательный к отрицательному концу, соединение станет меньше, и электричество может течь через соединение. Но если вы перевернете это, перекресток станет больше, и ток не сможет пройти.Таким образом, электричество может проводиться только в одном направлении, и создается диод .

Другой основной тип диода — это термоэмиссионный диод . Возможно, вы знаете их лучше как электронных ламп . В вакуумных трубках используются стеклянные трубки для создания вакуума, окружающего крошечный провод, который нагревает катод и высвобождает электроны. Затем анод притягивает электроны, что означает, что ток идет в этом направлении. Хотя этот тип диода был распространен в ранних электрических приложениях, сегодня он в значительной степени заменен полупроводниковым типом.

Термин LED (как в LED лампах и LED лампах ) обозначает светодиодов . Некоторые полупроводниковые диоды настолько гибкие и мощные, что их можно использовать для излучения света. Это делает светодиодные лампы более эффективными, чем стандартные.

Пример: Устройство вышло из строя из-за неисправного диода, но его легко заменить.

Полупроводниковый диод

Определение и значение

Если вы читаете это, поблагодарите полупроводниковый диод .

Полупроводниковые диоды используются во всех видах современной электроники, включая процессоры в телефонах и компьютерах. Эта концепция была впервые открыта немецким физиком Фердинандом Брауном в 1874 году, но не получила широкого распространения до появления радио в начале 1900-х годов. Первыми коммерческими полупроводниковыми диодами были устройства, известные как кристаллические детекторы , запатентованные в 1906 году американским инженером-электриком Гринлифом У. Пикардом, который продавал их для радиоприложений.В наиболее распространенном типе кристаллического детектора использовалась тонкая пружинящая металлическая проволока, от которой и произошло его популярное название: детектор кошачьих усов .

Среди простейших полупроводниковых устройств есть те, что известны как p-n переход диоды . В большинстве случаев они сделаны из кремния, хотя также используется германий. Сам по себе кремний не очень хорошо проводит, но его проводимость можно улучшить, добавив другие элементы. В зависимости от того, что вы добавляете в кремний, он может стать либо материалом p-типа, который имеет положительный заряд, либо материалом n-типа, который имеет отрицательный заряд.Чтобы создать диод, смешивают материал p-типа и материал n-типа. P-тип — это анод , а n-тип — это катод .

На стыке, где встречаются два материала, они нейтрализуют друг друга, и область вокруг стыка не имеет заряда. Электрический ток не может пройти через него. Если вы добавите положительный электрический ток к положительному концу и отрицательный к отрицательному концу, соединение станет меньше, и электричество может течь через соединение.Но если вы перевернете это, перекресток станет больше, и ток не сможет пройти. Таким образом, электричество может проводиться только в одном направлении, и создается диод.

Еще одним основным типом диодов является термоэмиссионный диод . Возможно, вы знаете их лучше как электронных ламп . В вакуумных трубках используются стеклянные трубки для создания вакуума, окружающего крошечный провод, который нагревает катод и высвобождает электроны. Затем анод притягивает электроны, что означает, что ток идет в этом направлении.Хотя этот тип диодов был распространен в ранних электрических приложениях, сегодня он в значительной степени заменен полупроводниковыми.

Полупроводниковые диоды используются повсюду вокруг нас во многих, многих электронных устройствах, на которые мы полагаемся в современной жизни. Например, диоды используются в устройствах защиты от перенапряжения (которые предохраняют все виды устройств от перегрева). Эти типы диодов открываются только при слишком высоком напряжении и выпускают лишнее, чтобы защитить ваше устройство от получения слишком большого количества электроэнергии.

Общие сведения о технических характеристиках, параметрах и рейтингах диодов »Электроника

Диоды

могут показаться простыми, но они имеют множество технических характеристик, параметров и номиналов, которые необходимо учитывать при выборе одного из них в качестве замены или для новой конструкции электронной схемы.

Diode Tutorial:
Типы диодов Характеристики и номиналы диодов PN переходный диод ВЕЛ PIN-диод Диод с барьером Шоттки Солнечный элемент / фотоэлектрический диод Варактор / варикап Стабилитрон

Понимание технических характеристик, параметров и номинальных характеристик диодов может быть ключом к выбору правильного электронного компонента для конкретной конструкции электронной схемы.На рынке доступно огромное количество диодов, поэтому выбор необходимого не всегда может показаться легким.

Большинство спецификаций, номинальных значений и параметров относительно просты для понимания, особенно с небольшими пояснениями, но некоторые из них могут потребовать немного большего объяснения, или они могут быть применимы к ограниченному количеству диодов.

Помимо технических характеристик, касающихся электрических характеристик, также важны физические упаковки. Диоды поставляются в различных корпусах, включая корпуса с проводами, а также высокомощные диоды, которые крепятся болтами к радиаторам, и с огромным количеством высокоавтоматизированного производства и сборки печатных плат, компонентов технологии поверхностного монтажа — диоды SMD используются в огромных количествах.

Технические характеристики диодов приводятся в технических паспортах и ​​содержат описание характеристик диода. Проверка рабочих параметров позволит оценить диод на предмет того, обеспечивает ли он требуемые рабочие характеристики для предполагаемой функции.

Различные параметры спецификации более применимы для диодов, используемых в различных приложениях, различных конструкциях электронных схем и т. Д. Для силовых приложений важны такие аспекты, как допустимый ток, прямое падение напряжения, температура перехода и т.п. емкость и напряжение включения часто представляют большой интерес.

Приведенные ниже аспекты подробно описывают некоторые из наиболее широко используемых параметров или спецификаций, используемых в технических паспортах для большинства типов диодов.

Характеристики и параметры диода

В приведенном ниже списке приведены подробные сведения о различных характеристиках диодов и параметрах диодов, указанных в технических паспортах и ​​спецификациях диодов.

  • Материал полупроводника: Полупроводниковый материал, используемый в диоде с PN-переходом, имеет первостепенное значение, поскольку используемый материал влияет на многие из основных характеристик и свойств диодов.Кремний и германий — два широко используемых материала:
    • Кремний: Кремний является наиболее широко используемым материалом, как бы предлагая высокие характеристики для большинства приложений и низкую стоимость производства. Технология кремния хорошо отработана, и кремниевые диоды можно изготавливать дешево. Напряжение прямого включения составляет около 0,6 В, что является высоким показателем для некоторых приложений, хотя для диодов Шоттки оно меньше.
    • Германий: Германий менее широко используется и предлагает низкое напряжение включения около 0.От 2 до 0,3 В.
    Другие материалы обычно предназначены для более специализированных диодов. Например, светодиоды используют составные материалы для обеспечения разных цветов.
  • Тип диода: Хотя в основе конструкции большинства диодов лежит PN переход, разные типы диодов созданы для обеспечения разных характеристик, и иногда они могут работать по-разному. Ключевым моментом является выбор правильного типа диода для любого конкретного применения.Стабилитроны

    используются для обеспечения опорных напряжений, в то время как варакторные диоды используются для обеспечения переменного уровня емкости в ВЧ-конструкции в соответствии с предусмотренным обратным смещением. Выпрямительные диоды могут использовать диод с прямым PN переходом или, в некоторых случаях, они могут использовать диод Шоттки для более низкого прямого напряжения. Каким бы ни было приложение, необходимо использовать диод правильного типа для достижения требуемых функциональных возможностей и характеристик.


  • Прямое падение напряжения, Vf: Любое электронное устройство, пропускающее ток, будет развивать результирующее напряжение на нем, и эта характеристика диода имеет большое значение, особенно для выпрямления мощности, где потери мощности будут выше для высокого прямого падение напряжения.Кроме того, диодам для ВЧ-схем часто требуется небольшое прямое падение напряжения, поскольку сигналы могут быть небольшими, но их все же необходимо преодолеть.

    Напряжение на диоде с PN переходом возникает по двум причинам. Первый связан с характером полупроводникового PN перехода и является результатом упомянутого выше напряжения включения. Это напряжение позволяет преодолеть истощающий слой и протечь ток. Вторая причина возникает из-за обычных резистивных потерь в устройстве. В результате будет дана величина прямого падения напряжения при заданном уровне тока.Этот показатель особенно важен для выпрямительных диодов, через которые может проходить значительный ток.

    График прямого падения напряжения для различных уровней тока, в частности, для силовых выпрямительных диодов, обычно приводится в техническом паспорте. Он будет иметь диапазон типичных цифр, и с его помощью можно определить диапазон падения напряжения для ожидаемых уровней переносимого тока. Затем можно определить мощность, которая будет рассеиваться в области электронного перехода диода.

  • Пиковое обратное напряжение, PIV: Эти характеристики диода представляют собой максимальное напряжение, которое диод может выдерживать в обратном направлении. Это напряжение нельзя превышать, иначе устройство может выйти из строя.

    Это напряжение не является просто среднеквадратичным напряжением входящего сигнала. Каждую схему необходимо рассматривать по отдельности, но для простого однодидного полуволнового выпрямителя с некоторой формой сглаживающего конденсатора впоследствии следует помнить, что конденсатор будет удерживать напряжение, равное пику входящей формы волны напряжения.Тогда диод также будет видеть пик входящей формы волны в обратном направлении и, следовательно, в этих обстоятельствах он будет видеть пиковое обратное напряжение, равное размаху сигнала.

  • Напряжение обратного пробоя, В (BR) R : Это немного отличается от пикового обратного напряжения тем, что это напряжение является точкой, в которой диод выйдет из строя.

    Вольт-амперная характеристика диода PN, показывающая обратный пробой

    Диод выдерживает обратное напряжение до определенной точки, а затем выйдет из строя.В некоторых диодах и в некоторых схемах это вызовет непоправимый ущерб, хотя для стабилитронов / опорных диодов напряжения для опорного напряжения используется сценарий обратного пробоя, хотя схема должна быть разработана для ограничения протекающего тока, в противном случае диод может быть поврежден. уничтожен.

  • Максимальный прямой ток: Для конструкции электронной схемы, которая пропускает любые уровни тока, необходимо обеспечить, чтобы максимальные уровни тока для диода не превышались.По мере повышения уровня тока дополнительное тепло рассеивается, и его необходимо удалить.

  • Рабочая температура перехода: Как и все электронные компоненты, диоды имеют максимальную рабочую температуру. В техническом паспорте будет раздел с указанием максимальной температуры перехода. По мере повышения температуры перехода надежность в долгосрочной перспективе падает. При превышении максимальной температуры перехода диод может выйти из строя и даже загореться.

    Следует помнить, что температура перехода относится к самому диодному переходу внутри корпуса, а не к температуре корпуса. Между температурой упаковки и температурой перехода должен быть допустимый запас. Часто в технических паспортах приводятся кривые, позволяющие определить температуру перехода. Также можно рассчитать температуру перехода, зная ток, прямое падение напряжения и тепловое сопротивление: спецификации, которые упоминаются в технических паспортах и ​​также упоминаются здесь.

    Принимая во внимание аспекты долгосрочной надежности, всегда лучше всего эксплуатировать диод в пределах своих номиналов. Это дает хороший запас для обеспечения надежной долгосрочной работы и для диода, чтобы приспособиться к любым кратковременным пикам. То же самое для любого электронного компонента.

  • Переход к тепловому сопротивлению окружающей среды, Θ JA : Этот параметр спецификации диода измеряется в ° C на ватт и означает, что для каждого ватта, рассеиваемого в переходе, будет определенное повышение температуры выше температуры окружающей среды. .Это означает, что для диода с тепловым сопротивлением перехода к окружающей среде 50 ° C / Вт температура перехода будет повышаться на 50 ° C на каждый ватт рассеиваемой мощности.

    Сопротивление перехода к температуре окружающей среды на самом деле является суммой ряда отдельных областей диода: теплового сопротивления перехода к корпусу, теплового сопротивления корпуса и поверхности и теплового сопротивления поверхности к окружающей среде, как показано на рисунке. формула: θ JA = θ JC + θ CS + θ SA .

    Эта общая спецификация является ключом к возможности определить фактическую рабочую температуру перехода — ключевой параметр, который необходимо контролировать при проектировании схемы, в которой диоды пропускают значительный ток, так что прошедший ток приведет к рассеянию мощности.

    Температуру перехода можно рассчитать по формуле:

    Где:
    T J температура перехода
    T AMB = температура окружающей среды
    Θ JA = переход к тепловому сопротивлению окружающей среды.

  • Ток утечки: Если бы был идеальный диод, то при обратном смещении ток не протекал. Обнаружено, что для реального диода с PN-переходом очень малая величина тока течет в обратном направлении из-за наличия неосновных носителей в полупроводнике. Уровень тока утечки зависит от трех основных факторов. Обратное напряжение очевидно. Он также зависит от температуры и заметно повышается с повышением температуры.Также обнаружено, что это очень зависит от типа используемого полупроводникового материала — кремний намного лучше германия.

    IV характеристика PN-диода, показывающая параметр

    тока утечки. Характеристика или спецификация тока утечки для диода с PN-переходом указывается при определенном обратном напряжении и определенной температуре. Спецификация обычно определяется в микроамперах, мкА или пикоамперах, пА, поскольку уровни обычно очень низкие до того, как произойдет обратный пробой.

  • Емкость перехода: Все диоды с PN переходом обладают емкостью перехода. Область обеднения — это диэлектрический промежуток между двумя пластинами, которые эффективно формируются на краю области обеднения и области с основными носителями. Фактическое значение емкости зависит от обратного напряжения, которое вызывает изменение области обеднения (увеличение обратного напряжения увеличивает размер области истощения и, следовательно, уменьшает емкость).

    Этот факт успешно используется в варакторах или варикапных диодах, а также в ВЧ-конструкциях генераторов переменной частоты и фильтров переменной частоты. Однако для многих других приложений, особенно для некоторых радиочастотных схем, где паразитная емкость диода может влиять на характеристики, это необходимо минимизировать. Поскольку емкость имеет важное значение, она указывается. Параметр обычно описывается как заданная емкость (обычно в пФ, поскольку уровни емкости относительно низкие) при заданном напряжении или напряжениях.Также для многих ВЧ приложений доступны специальные диоды с малой емкостью.

    Для многих применений с выпрямителями мощности емкость достаточно мала, чтобы не создавать проблем. Например, емкость перехода 1N4001 и 1N4004 составляет всего 15 пФ для обратного напряжения 4 В и менее при повышении напряжения. Диоды с более высоким напряжением могут быть меньше — 1N4007 имеет емкость перехода 8 пФ для обратного напряжения 4 вольта. Соответственно, влияние емкости замечается только при повышении частоты.Поскольку уровни емкости низкие, на частоты до 100 кГц он часто не влияет, и в большинстве случаев им можно пренебречь, вплоть до даже более высоких частот.

  • Тип корпуса: Диоды могут быть установлены в различных корпусах в зависимости от их применения, и в некоторых обстоятельствах, особенно в ВЧ приложениях, корпус является ключевым элементом при определении общих характеристик ВЧ диодов.

    Также для силовых приложений, где важен отвод тепла, корпус может определять многие общие параметры диодов, потому что для мощных диодов могут потребоваться корпуса, которые можно прикрепить болтами к радиаторам, тогда как малосигнальные диоды могут быть доступны в выводном формате или в качестве устройств для поверхностного монтажа. .Также мощные диоды могут быть доступны в виде мостовых выпрямителей, содержащих четыре диода в мосту, подходящих для выпрямления волн.

    Диоды для поверхностного монтажа, SMD-диоды используются в огромных количествах, потому что большая часть производства электроники и сборки печатных плат осуществляется с использованием автоматизированных методов, а технология поверхностного монтажа подходит для этого.

    Схема мостового выпрямителя и маркировка

    В дополнение к этому, диоды доступны как с выводами, так и в корпусах, использующих технологию поверхностного монтажа, в зависимости от диода.Большинство ВЧ диодов и диодов малой мощности доступны в корпусах для поверхностного монтажа, что делает их более подходящими для крупномасштабного производства.

  • Схемы кодирования и маркировки диодов: Большинство используемых диодов имеют номера деталей, соответствующие схемам JEDEC или Pro-Electron. Такие числа, как 1N4001, 1N916, BZY88 и многие другие, хорошо знакомы всем, кто занимается проектированием и производством электроники.

    Однако при использовании методов автоматизированной сборки печатных плат и технологии поверхностного монтажа выясняется, что многие устройства слишком малы, чтобы нести полное число, которое может быть использовано в паспорте.В результате была разработана довольно произвольная система кодирования, в соответствии с которой упаковка устройства содержит простой двух- или трехзначный идентификационный код.

    Обычно его можно разместить на небольших корпусах диодов для поверхностного монтажа. Однако определить типовой номер SMD-диода производителя по коду корпуса может быть непросто на первый взгляд. Есть несколько полезных кодовых книг SMD, которые предоставляют данные для этих устройств. Например, код «13s» обозначает диод для поверхностного монтажа BAS125 в корпусе SOT23 или SOT323.

Пример типовых характеристик диода

Несмотря на то, что существует множество различных диодов с большим количеством различных спецификаций, иногда помогает увидеть, каковы различные спецификации и параметры и как они выражаются в формате, аналогичном тем, которые представлены в таблицах данных.

Типовой 1N5711 Характеристики / Технические характеристики
Характеристика Типичное значение Блок Детали
Макс.напряжение блокировки постоянного тока, В 70 В
Максимальный постоянный ток в прямом направлении, Ifm 15 мА
Напряжение обратного пробоя, В (БР) R 70 В при обратном токе 10 мкА
Обратный ток утечки, IR 200 мкА При VR = 50 В
Прямое падение напряжения, VF 0.41

1,00

 В при IF = 1,0 мА

IF = 15 мА

Емкость перехода, Кдж 2,0 пФ VR = 0 В, f = 1 МГц
Время обратного восстановления, trr 1 нС

Огромное количество диодов имеет огромное количество различных характеристик. Некоторые диоды могут быть разработаны исключительно для выпрямления, тогда как другие могут быть предназначены для излучения света, обнаружения света, действия в качестве опорного напряжения, обеспечения переменной емкости и т.п.Диоды также поставляются в различных упаковках, подавляющее большинство из которых в наши дни продаются как диоды для поверхностного монтажа для автоматизированной сборки печатных плат.

Независимо от типа диода, многие из основных технических характеристик, параметров и номиналов, упомянутых выше, будут важны. Понимание основных параметров и характеристик этих электронных компонентов при просмотре спецификаций в технических паспортах является ключом к выбору правильного диода. Понимание спецификаций позволяет принимать мудрые решения в процессе проектирования электронной схемы для любого проекта с использованием диодов.

Другие электронные компоненты:
резисторы Конденсаторы Индукторы Кристаллы кварца Диоды Транзистор Фототранзистор Полевой транзистор Типы памяти Тиристор Разъемы Разъемы RF Клапаны / трубки Аккумуляторы Переключатели Реле
Вернуться в меню «Компоненты». . .

Различные типы диодов и принцип их работы

Стабилитрон, Шоттки, выпрямители, тиристоры, кремний и симисторы

Меган Тунг

Диод — это электрическое устройство с двумя выводами.Диоды изготавливаются из полупроводника, чаще всего кремния, но иногда и германия. Существуют различные типы диодов, но здесь обсуждаются стабилитрон, выпрямитель, шоттки, ограничитель переходного напряжения, тиристор, кремниевый выпрямитель и симистор. На затвор выбора транзистора подается импульс «включено», вызывая большой ток стока. Высокое напряжение на соединении затвора притягивает электроны, которые проникают через тонкий оксид затвора и накапливаются на плавающем затворе. EPROM можно стереть, подвергнув его воздействию сильного ультрафиолетового источника света, что означает, что они могут быть перезаписаны много раз (в отличие от PROM).EPROM не подходят для хранения информации, которая будет часто меняться, потому что для перепрограммирования чип нужно будет удалить из устройства, в котором он находится.

Стабилитроны

Стабилитрон

— это кремниевые полупроводниковые устройства, которые позволяют току течь либо в прямом (от анода к катоду), либо в обратном направлении. Сильнолегированный p-n переход позволяет устройству проводить в обратном направлении при достижении напряжения пробоя. Обратный пробой Зенера происходит из-за квантового туннелирования электронов, вызванного сильным электрическим полем.В режиме прямого смещения стабилитроны работают как обычные диоды. При подключении в обратном режиме может протекать небольшой ток утечки. Когда обратное напряжение увеличивается ближе к напряжению пробоя, через диод начинает течь ток. Максимальный ток определяется последовательным резистором. По достижении максимума ток стабилизируется и остается постоянным в широком диапазоне приложенных напряжений.

Выпрямители

Выпрямители — это двухпроводные полупроводники, которые пропускают ток только в одном направлении.Выпрямитель состоит из одного или нескольких диодов, которые преобразуют переменный ток (AC) в постоянный (DC). Полупериодный выпрямитель — это когда на вход подается питание переменного тока, только положительный полупериод становится видимым через нагрузку, в то время как отрицательный полупериод покрывается (блокируется или теряется). В однополупериодном выпрямителе используется только один диод. Двухполупериодные выпрямители преобразуют полный входной сигнал переменного тока (положительный полупериод и отрицательный полупериод) в пульсирующий выходной сигнал постоянного тока. Для двухполупериодного выпрямителя используются два или четыре диода.КПД полуволнового выпрямителя ниже, потому что видна только положительная часть входной формы волны. Выпрямители используются в различных устройствах, включая источники питания постоянного тока, радиосигналы или детекторы, системы передачи электроэнергии постоянного тока высокого напряжения и некоторые бытовые приборы (ноутбуки, игровые системы и телевизоры).

Диоды Шоттки

Диоды Шоттки — это полупроводниковые устройства, образованные соединением кремниевого полупроводника (n-типа) с металлическим электродом.Диоды Шоттки известны своим быстрым переключением и низким прямым падением. Прямое падение напряжения существенно меньше, чем у обычного кремниевого диода с p-n переходом. Падение напряжения в диодах Шоттки обычно находится в пределах 0,15-0,45 В. При прямом смещении электроны перемещаются от материала n-типа к металлическому электроду, позволяя течь току. Диоды Шоттки не имеют обедненного слоя, что означает, что они униполярны.

Ограничитель переходных напряжений

Диоды ограничителя переходного напряжения (TVS) используются для защиты электроники от скачков напряжения.Переходные процессы — это временные скачки напряжения или тока, которые могут отрицательно повлиять на цепи. TVS-диоды шунтируют избыточный ток, когда индуцированное напряжение превышает потенциал лавинного пробоя. Благодаря своей способности подавлять все перенапряжения, превышающие его напряжение пробоя, TVS является фиксирующим устройством. TVS может быть однонаправленным или двунаправленным. Однонаправленный допускает только напряжение выше или ниже земли (положительное или отрицательное напряжение). Двунаправленный выбирается, когда ожидается, что защищенный сигнал будет колебаться над или под землей, например, при переменном напряжении или сигнале постоянного тока предназначен для работы как с положительным, так и с отрицательным напряжением.Некоторые из приложений включают линии передачи данных и сигналов, микропроцессоры и MOS-память, линии электропередач переменного тока, телекоммуникационное оборудование и переключение / ограничение в цепях / системах с низким энергопотреблением.

Тиристорные диоды

Тиристорные диоды — это три оконечных устройства. Три терминала — затвор, анод и катод. Затвор управляет током, протекающим между анодом и катодом. В тиристорном диоде небольшой ток на затворе вызывает гораздо больший ток между анодом и катодом.Даже если ток затвора убран, больший ток продолжает течь от анода к катоду. Диод остается в этом состоянии до сброса цепи. В семействе тиристоров есть несколько типов диодов, включая тиристоры и триакомеры.

Выпрямители с кремниевым управлением

Выпрямители с кремниевым управлением (SCR)

— это тип диодов из семейства тиристоров. SCR — это четырехслойные твердотельные устройства управления током. Четыре слоя полупроводника — это P-N-P-N. Есть три вывода: анод, катод и затвор.Устройство состоит из кремниевого материала, который контролирует высокую мощность и преобразует сильный переменный ток в постоянный ток (выпрямление). SCR однонаправленные, электрический ток допускается только в одном направлении. SCR используются в приложениях управления мощностью, таких как мощность, подаваемая на электродвигатели, управление системой освещения, реле управления или индукционные нагревательные элементы.

ТРИАКов

TRIAC — это три оконечных устройства, также принадлежащих к семейству тиристоров. Первый вывод — это вентиль, который действует как триггер для включения устройства.Два других вывода называются анодом 1 и анодом 2 (также называются основным выводом 1 и основным выводом 2). Эти две клеммы не взаимозаменяемы, ток затвора должен поступать со стороны анода 2 схемы. Схема аналогична двум SCR, соединенным встык параллельно; тем не менее, TRIAC фактически построены из цельного куска полупроводникового материала, который соответствующим образом легирован и имеет слои. TRIAC переключают высокое напряжение и большой ток. Это двунаправленные переключатели, поэтому ток может проходить в обоих направлениях после срабатывания затвора.Некоторые из приложений включают управление мощностью переменного тока, регуляторы освещенности, управление двигателем и другие простые схемы с низким энергопотреблением, где требуется переключение мощности.

Меган Тунг проходит летнюю стажировку в Jameco Electronics , посещает Калифорнийский университет , Санта-Барбара (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.

DT-670 Кремниевые диоды

Кремниевые диоды серии

DT-670 обеспечивают лучшую точность в более широком диапазоне температур, чем любые ранее продаваемые кремниевые диоды.В соответствии со стандартной кривой зависимости напряжения от температуры Curve DT-670, датчики серии DT-670 являются взаимозаменяемыми, и для многих приложений не требуют индивидуальной калибровки. Датчики DT-670 в пакете SD доступны в четырех диапазонах допусков — три для обычных криогенных работ в диапазоне температур от 1,4 до 500 К и один, который обеспечивает превосходную точность для приложений от 30 К до комнатной температуры. Также поставляются датчики DT-670 в седьмом диапазоне допуска, B и E, которые доступны только в виде голых штампов.Для приложений, требующих большей точности, доступны диоды DT-670-SD с калибровкой во всем диапазоне температур от 1,4 K до 500 K.

Датчик без матрицы, DT-670E-BR, обеспечивает наименьший физический размер и самое быстрое время теплового отклика среди всех кремниевых диодов, представленных сегодня на рынке. Это важное преимущество для приложений, где критичны размер и время теплового отклика, в том числе решетки в фокальной плоскости и высокотемпературные сверхпроводящие фильтры для сотовой связи.

DT-621-HR миниатюрный кремниевый диод

Миниатюрный кремниевый диодный датчик температуры DT-621 предназначен для установки на плоских поверхностях. Пакет сенсоров DT-621 демонстрирует точный, монотонный температурный отклик во всем своем полезном диапазоне. Чип сенсора находится в прямом контакте с эпоксидной смолой. купол, который вызывает повышение напряжения ниже 20 К и препятствует полнодиапазонному соответствию кривой DT-670. Для использования ниже 20 K требуется калибровка.

DT-SD, CU / CU-HT, DI, BO, LR, CY, MT, ET, CO, DT-BR, DT-621-HR, DT-614-UN, датчики температуры

Пакет Lake Shore SD — самый прочный и универсальный корпус в отрасли

Корпус SD с прямым креплением датчика к сапфировому основанию, герметичным уплотнением и паяными выводами Ковара обеспечивает самые надежные и универсальные датчики в отрасли с лучшим соединением образца с кристаллом.Разработанный таким образом, чтобы тепло, идущее по выводам, не проходило через микросхему, он может выдержать несколько тысяч часов при 500 К (в зависимости от модели) и совместим с большинством приложений со сверхвысоким вакуумом. Его можно припаять к образцам индием без изменения калибровки сенсора. При желании SD-пакет также доступен без поводков Kovar.

Руководство по выбору диодов общего назначения: типы, характеристики, применение

Диоды общего назначения — это электронные компоненты с двумя выводами, которые позволяют току течь только в одном направлении, от анода (+) к катоду.Эти простые полупроводники представляют собой PN-переходы с положительной или P-областью с положительными ионами и отрицательной или N-областью с отрицательными электронами. Приложение прямого напряжения к PN-переходу заставляет ток течь только в одном направлении, поскольку электроны из N-области заполняют «дыры» в P-области. Обратное напряжение диодов является потенциальным барьером, который предотвращает протекание тока в обратном направлении, аналогично номинальному давлению на обратном клапане.

Изображение предоставлено: All About Circuits

Характеристики диода

Характерное поведение диода заключается в его реакции на приложенное напряжение.Падение напряжения — это мера потери энергии на переходе диода. Это представлено прямым напряжением (V F ). Когда приложенное напряжение прямого смещения больше этого значения, ток увеличивается экспоненциально. Нагрузка, которую может выдерживать диод, представлена ​​прямым током (I F ). Ниже прямого напряжения есть незначительный ток через переход. Обратное напряжение (V R ) блокируется, и напряжение, необходимое для существенного увеличения тока сверх обратного тока (I R ), также известного как ток утечки, существует, это потенциал в несколько раз больше, чем прямой напряжение, известное как напряжение пробоя (V BR ).Такое поведение позволяет переходу проявлять два состояния: ВКЛ, когда потенциал больше, чем прямое напряжение, и ВЫКЛ, когда потенциал меньше, чем прямое напряжение, до тех пор, пока не будет превышено обратное напряжение пробоя.

Изображение предоставлено: All About Circuits

  • Прямое напряжение (V F ) — это напряжение на выводах диода, приводящее к резкому увеличению тока в прямом направлении.

  • Прямой ток (I F ) — ток при приложении прямого напряжения; он течет через диод в направлении меньшего сопротивления.

  • Обратный ток (I R ) или ток утечки, представляет собой значение тока при приложении обратного напряжения и измеряет ток, протекающий при приложении обратного смещения к полупроводниковому переходу.

  • Обратное напряжение (В R ) — это максимально допустимое обратное напряжение, которое можно применять повторно.

  • Напряжение пробоя (V BR ) — обратное напряжение, при котором небольшое увеличение напряжения приводит к резкому увеличению обратного тока.

  • Рабочая температура перехода (T j ) — это диапазон температур, при котором диод предназначен для работы.

Материалы

Диоды общего назначения, также известные как диоды с PN-переходом, состоят из кристаллического полупроводника, легированного примесями N-типа и P-типа.Полупроводник, кристаллическая решетка, состоит из таких материалов, как кремний, германий или селен. Примеси N-типа и примеси P-типа являются легирующими добавками, используемыми для создания двух переходов, катода и анода с обедненной областью между ними.

Кредит изображения: Homework-Help_Secrets.com

Кремний (Si) сегодня является наиболее часто используемым полупроводниковым материалом. Это металлоидный элемент с внутренними полупроводниковыми свойствами и полуизолятор в его нелегированной чистой форме.

Германий (Ge) имеет многие из тех же свойств, что и кремний, с тем же числом валентных электронов, что и они оба в группе IVA периодической таблицы. Его использование в полупроводниковой промышленности сократилось из-за стоимости и доступности, поскольку его замена, чистый кремний (Si), более распространена и экономична.

Селен (Se) является полупроводником группы VIA периодической таблицы Менделеева. Он производится как побочный продукт сульфидных руд металлов, так как существует как примесь, заменяющая серу.Селен, как и германий (Ge), был заменен кремнием (Si), поскольку он демонстрирует более высокое падение напряжения и менее эффективен в большинстве диодных приложений.

Допинг

Легирование полупроводников, добавление очень небольшого количества инородного вещества к чистому кристаллу полупроводника, обеспечивает полупроводник с избытком проводящих электронов или избытком проводящих дырок. Полупроводники легированы примесями N-типа или P-типа .Полупроводники N-типа несут отрицательный заряд, так как допант отдает подложке свободные электроны. Примеси типа N представляют собой атомы группы VA в периодической таблице, такие как фосфор (P). Полупроводники P-типа заряжены положительно, поскольку в ковалентной связи с примесями P-типа отсутствует электрон. Примеси P-типа представляют собой элементы группы IIIA в периодической таблице, такие как бор (B).

Кредит изображения: ASDN

Приложения

Диоды общего назначения часто используются в любых приложениях, не требующих специальных функций или требований к питанию.Некоторые из приложений включают:

• Стабилизаторы напряжения
• Коммутационные приложения
• Зажимные цепи
• Источники питания
• Преобразователи DC-DC
• Преобразователи AC-DC
• Инверторы DC-AC
• Выпрямители сигналов
• Осцилляторы
• Модуляторы / демодуляторы сигналов
• Сотовая связь телефоны
• Корпус телевизора
• Видеокамеры
• Материнские платы

Этапы жизненного цикла продукта

Диоды общего назначения следуют этапам жизненного цикла продукта, которые определены Альянсом электронной промышленности (EIA) в EIA-724.Пронумерованные этапы варьируются от нуля до восьми и охватывают внедрение продукта, рост, зрелость, насыщение рынка, падение рынка, поэтапный отказ, последнюю отгрузку и удаление. Первая стадия, код стадии жизненного цикла 0, описывает выпрямительные диоды, которые находятся на стадии планирования или на ранних стадиях проектирования. Последняя стадия, код стадии жизненного цикла 8, описывает выпрямительные диоды, которые больше не хранятся на складе или не доступны для продажи.

Кредит изображения: IHS


Соответствие RoHS / WEEE


Соответствует RoHS

Изображение предоставлено: Решения по промышленной безопасности


Ограничение содержания опасных веществ (RoHS) — это директива Европейского Союза (ЕС), которая требует от всех производителей электронного и электрического оборудования, продаваемого в Европе, продемонстрировать, что их продукция содержит только минимальные уровни следующих опасных веществ: свинец, ртуть, кадмий, шестивалентный хром, полибромированный дифенил и полибромированный дифениловый эфир.RoHS вступил в силу 1 июля 2006 г.

WEEE-совместимый

Изображение предоставлено: EPM Global Services

Утилизация электрического и электронного оборудования (WEEE) — это директива Европейского Союза (ЕС), направленная на поощрение повторного использования, переработки и восстановления электрического и электронного оборудования. WEEE также призван снизить воздействие этого оборудования на окружающую среду и снизить его производительность. Директива WEEE устанавливает требования и критерии для сбора, обработки, переработки и восстановления электрического и электронного оборудования.Это также возлагает на производителей ответственность за финансирование этой деятельности. Розничные торговцы и дистрибьюторы должны предоставить потребителям возможность бесплатно вернуть бывшее в употреблении или устаревшее оборудование.

Ресурсов:

Electronics Club — Диоды

Введение в диоды и выпрямители

Полупроводниковая структура

Изображение предоставлено: ROHM Semiconductor, USA LLC


Диод с переходом P-N

: определение и свойства — стенограмма видео и урока

Как это работает

Итак, как это помогает контролировать ток?

Если ток течет в том же направлении, что и диод с p-n-переходом, называемым прямым смещением, тогда все будет работать плавно, когда положительные отверстия будут двигаться к отрицательной стороне и наоборот.Это поддерживает ток. Но если ток течет в другом направлении, называемом обратным смещением, то он образует барьер в середине полупроводника, блокирующий движение дырок и электронов и останавливающий прохождение тока.

Использование диода с p-n переходом

Способность управлять протеканием тока таким образом делает диод с p-n переходом простым, но мощным полупроводниковым устройством. У них есть два больших применения: преобразование входного переменного тока в выход постоянного тока и работа в качестве переключателя.

Первое использование — это то, что вы, вероятно, используете прямо сейчас. Для работы большинства компьютеров и ноутбуков требуется адаптер переменного тока. Это связано с тем, что большая часть электроники работает только с постоянным током, а не с переменным током как с положительным, так и с отрицательным током. Используя диод, он предотвращает изменение направления тока, но электричество по-прежнему перекликается с переменным током.

В качестве переключателя диоды с p-n переходом используются в логических схемах, где протекающий ток означает да, а отсутствие тока означает нет.Опять же, внутри вашего компьютера есть довольно продвинутые логические схемы, которые позволяют вашему компьютеру обрабатывать довольно сложные логические задачи. Просто откройте программу калькулятора на своем компьютере и дайте ей самую сложную задачу, которую вы знаете. Без сомнения, ваш компьютер справится с этим легко. Вы этого не видите, но этот расчет производился с помощью электричества, проходящего через некоторые логические схемы с диодами, действующими как переключатель и сообщающими компьютеру, какой правильный ответ. После того, как вся логика будет выполнена, вы увидите результат на своем экране.

Пример диода с P-N переходом

Вот пример диода в принципиальной электрической схеме.

Это фактически пример работы базового адаптера переменного тока. У вас есть источник переменного тока и диод. Резистор представляет нагрузку, когда система включена. Диод отключает цепь при изменении направления тока.

Похожие записи

21.11.2024 0

Особенности питания кормящей мамы: что можно и нельзя есть при грудном вскармливании

19.11.2024 0

Новорожденный какает слизью: причины появления слизи в кале грудничка

19.11.2024 0

Гемангиома у новорожденных: причины, виды, лечение и профилактика

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *