Диоды принцип работы. Диод: принцип работы, устройство и виды полупроводниковых диодов

Как работает полупроводниковый диод. Из чего состоит диод и как устроен p-n переход. Какие бывают виды диодов и чем они отличаются. Где применяются диоды в электронике и электротехнике.

Что такое диод и как он работает

Диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Основой диода является p-n переход, образованный на границе двух областей полупроводника с разным типом проводимости:

• p-область с дырочной проводимостью
• n-область с электронной проводимостью

Принцип работы диода основан на свойствах p-n перехода:

1. При прямом включении (плюс к p-области, минус к n-области) p-n переход пропускает ток.
2. При обратном включении (минус к p-области, плюс к n-области) p-n переход не пропускает ток.

Таким образом, диод работает как электронный вентиль, пропуская ток только в одном направлении. Это свойство используется для выпрямления переменного тока, защиты от обратного тока, детектирования сигналов и других применений.

Устройство полупроводникового диода

Основные элементы конструкции диода:

• Полупроводниковый кристалл с p-n переходом
• Анод — вывод от p-области
• Катод — вывод от n-области
• Корпус для защиты кристалла

P-n переход образуется на границе двух областей полупроводника с разным типом примесей:

• P-область легирована акцепторными примесями (бор, галлий)
• N-область легирована донорными примесями (фосфор, мышьяк)

На границе p- и n-областей образуется обедненный слой, обладающий высоким сопротивлением. Ширина этого слоя меняется в зависимости от приложенного напряжения, что и определяет проводящие свойства диода.

Принцип работы p-n перехода диода

Работа p-n перехода в диоде основана на следующих процессах:

1. При прямом включении напряжение уменьшает ширину обедненного слоя. Через переход начинает протекать ток.
2. При обратном включении напряжение увеличивает ширину обедненного слоя. Ток через переход не протекает.
3. При увеличении обратного напряжения до определенного значения происходит электрический пробой p-n перехода.

Это позволяет диоду пропускать ток только в прямом направлении и блокировать его в обратном, выполняя функцию электронного клапана.

Основные характеристики диодов

Ключевые параметры, определяющие свойства полупроводниковых диодов:

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

Эти характеристики нужно учитывать при выборе диодов для конкретных применений в электронных схемах.

Виды полупроводниковых диодов

Существует множество разновидностей диодов, отличающихся конструкцией и свойствами:

• Выпрямительные диоды — для выпрямления переменного тока
• Импульсные диоды — для работы в импульсных схемах
• Стабилитроны — для стабилизации напряжения
• Варикапы — переменная емкость при обратном включении
• Светодиоды — излучение света при прямом токе
• Фотодиоды — генерация тока при освещении
• СВЧ-диоды — для работы на сверхвысоких частотах

Каждый вид диодов оптимизирован для определенных применений в электронике.

Применение диодов в электронике

Основные области применения полупроводниковых диодов:

• Выпрямление переменного тока в источниках питания
• Детектирование радиосигналов в приемниках
• Защита от обратного тока в электрических цепях
• Стабилизация напряжения (стабилитроны)
• Модуляция емкости в генераторах (варикапы)
• Генерация и детектирование света (светодиоды и фотодиоды)
• Преобразование частоты в СВЧ-схемах

Диоды являются одним из базовых компонентов современной электроники и используются практически во всех электронных устройствах.

Преимущества и недостатки полупроводниковых диодов

Основные достоинства диодов:

• Компактные размеры
• Высокая надежность
• Низкое энергопотребление
• Быстродействие
• Разнообразие видов для разных применений

Недостатки диодов:

• Чувствительность к перегреву
• Ограниченная мощность
• Зависимость параметров от температуры
• Возможность пробоя при превышении напряжения

Несмотря на некоторые ограничения, полупроводниковые диоды остаются незаменимыми компонентами в современной электронике благодаря своим уникальным свойствам.

ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИОДА

   Все мы прекрасно знаем что такое полупроводниковый диод, но мало кто из нас знает о принципе работы диода, сегодня специально для новичков я поясню принцип его работы. Диод как известно одной стороной хорошо пропускает ток, а в обратном направлении — очень плохо. У диода есть два вывода — анод и катод. Ни один электронный прибор не обходится без применения диодов. Диод используют для выпрямлении переменного тока, при помощи диодного моста который состоит из четырех диодов, можно превратить переменной ток в постоянный, или с использованием шести диодов превратить трехфазовое напряжение в однофазовое, диоды применяются в разнообразных блоках питания, в аудио — видео устройствах, практически повсюду. Тут можно посмотреть фотографии некоторых видов диодов. 

   На выходе диода можно заметить спад начального уровня напряжения на 0,5-0,7 вольт. Для более низковольтных устройств по питанию используют диод шоттки, на таком диоде наблюдается наименьший спад напряжения — около 0,1В.

В основном диоды шоттки используют в радио передающих и приемных устройствах и в других устройствах работающих в основном на высокой частоте. Принцип работы диода с первого взгляда достаточно простой: диод — полупроводниковый прибор с односторонней проводимостью электрического тока. 

   Вывод диода подключенный к положительному полюсу источника питания называют анодом, к отрицательному — катодом. Кристалл диода в основном делают из германия или кремния одна область которого обладает электропроводимостью п — типа, то есть дырочная, которая содержит искуственно созданный недостаток электронов, друггая — проводимости н — типа, то есть содержит избыток электронов, границу между ними называют п — н переходом, п — в латыни первая буква слова позитив, н — первая буква в слове негатив. Если к аноду диода подать положительное напряжение, а к катоду отрицательное — то диод будет пропускать ток, это называют прямым включением, в таком положении диод открыт, если подать обратное — диод ток пропускать не будет, в таком положении диод закрыт, это называют обратным подключением. 

   Обратное сопротивление диода очень большое и в схемах его принимают ка диэлектрик (изолятор). Продемонстрировать работу полупроводникового диода можно собрать простую схему которая состоит из источника питания, нагрузки (например лампа накаливания или маломощный электрический двигатель) и самого полупроводного диода. Последовательно подключаем все компоненты схемы, на анод диода подаем плюс от источника питания, последовательно диоду, то есть к катоду диода подключаем один конец лампочки, другой конец той же лампы подключаем к минусу источника питания. Мы наблюдаем за свечением лампы, теперь перевернем диод, лампа уже не будет светится поскольку диод подключен обратно, переход закрыт. Надеюсь каким то образом это вам поможет в дальнейшем, новички — А. Касьян (АКА).

   Форум для начинающих

   Форум по обсуждению материала ПРИНЦИП РАБОТЫ ДИОДА

---

	ПРИКУРИВАТЕЛЬ ОТ USB Устройство для использования разъёма USB в качестве прикуривателя — разборка и схема.
	LIPO АККУМУЛЯТОР 6F22 9V Самодельный аккумулятор на 9 В, литий-полимерный, собранный под стандартный корпус типа Крона.

Что такое диод: назначение, устройство, принцип работы

В электротехнике используется много радиодеталей, и все они имеют свои особенности, но семейство диодов имеет свои удивительные свойства.

Манипулируя соотношениями примесей или конструктивными особенностями, получают новые возможности этого прибора, используемые совершенно для других целей. Зная, что такое диод, его устройство и принцип работы диода можно научиться использовать его для самых неожиданных решений.

Приглашаем познакомиться с этим многоцелевым и разнообразным радиоэлементом. А начнем с назначения диода.

Назначение диода

Область применения диодов все больше и больше расширяется. Это достигается благодаря тому, что работа над их преобразованием не утихает, а только увеличивается. Рассмотрим, где их можно встретить:

• выпрямление;
• детектирование;
• защита;
• стабилизация;
• переключение;
• излучение.

На заре своего образования диоды назывались выпрямителями. Они способны пропускать ток в одном направлении и задерживать его в противоположном. Благодаря чему переменный ток становился однонаправленным, пульсирующим. То есть напряжение носило волновой характер.

Причем выпрямление могло быть как на одном диоде, тогда на выходе была только положительная полуволна, так и на четырех, в этом случае на выходе оставались и положительная, и отрицательная полуволны.

Другой способ применения – детектирование. Радио и телевизионные сигналы передаются на несущих частотах. В передающих устройствах с помощью модулятора происходит наложение полезного сигнала на несущую частоту.

Чтобы извлечь полезную информацию, чаще всего применяют диод с конденсатором. В этом случае диод работает как однопериодный выпрямитель, а конденсатор фильтрует ненужные частоты.

Диод используется для защиты, например, в коммутируемой цепи с индукционной нагрузкой. Если катушку, по которой проходит ток отключить, то электроны под действием электромагнитного поля продолжат двигаться, создавая для ключа опасное высокое напряжение.

В качестве ключа может быть использован транзистор, который может выйти из строя. Чтобы снять накопленный заряд, параллельно катушке подключают диод, но включают его в обратном направлении относительно движения тока. При отключении выключателя диод возвращает ток на начало катушки, тем самым защищая ключ.

Несколько измененные диоды способны работать в обратном направлении, пропуская через себя ток, когда напряжение превышает допустимое значение. Такие приборы называются стабилитронами, и о них будет сказано ниже.

Для переключения частот часто требуются переменные конденсаторы. Варикап, еще одна разновидность диода, способен менять свою емкость под действием меняющегося обратного напряжения.

Наконец, светодиоды и фотодиоды. Светодиоды способны излучать потоки лучистой энергии, фотодиоды, напротив, преобразуют солнечный свет в электрический ток. Фотодиоды по своему назначению также разнообразны и имеют различное применение.

Из чего состоит диод

Лучше всего понять, что такое диод поможет его строение. Выделим три основные группы:

• вакуумные;
• газонаполненные;
• полупроводниковые.

Как у любого другого радиоэлемента у диода есть выводы. Если перевести слово диод с древнегреческого, то получится два электрода. Они носят название:

В обычном состоянии на анод подается положительное напряжение, на катод отрицательное. В этом случае диод открыт и через него протекает ток.

На оба вывода могут подаваться положительные потенциалы, но на аноде этот потенциал должен превышать катодный.

В вакуумных диодах применяются стеклянные или металлические баллоны, из которых выкачан воздух. Катод может быть:

• прямого накала;
• косвенного накала.

Катод прямого накала представляет собой спиральную нить, по которой проходит ток, разогревая его. При этом высвобождаются электроны, которые устремляются к аноду, если он имеет положительный потенциал относительно катода.

Если на аноде напряжение ниже катодного, то электроны возвращаются назад. Таким образом, происходит выпрямление переменного тока. В лампах с косвенным подогревом катод представляет собой короб или цилиндр, внутри него находится нить накала, разогревающая его.

В отличие от вакуумных диодов в газонаполненных имеется ионизированный газ. Он становится проводником между анодом и катодом. Для включения диода используют сетки или поджигающий электрод.

Вакуумные и газонаполненные диоды способны пропускать большой ток и работать с повышенным напряжением. Однако они потребляют много энергии для своей работы, поэтому на смену им пришли полупроводники.

По проводимости электрического тока различают:

• проводники;
• полупроводники;
• диэлектрики.

Полупроводники занимают промежуточное значение между проводниками и диэлектриками. В обычном состоянии они не проводят ток, но при определенных условиях у них появляется проводимость. Достигается это, например, добавлением примесей. Различают два вида проводимости:

• с помощью электронов, n-тип;
• с помощью дырок, p-тип.

Материал, основным носителем которого служат положительно заряженные атомы. Для этого добавляют акцепторные примеси, при этом получается материал с недостающим количеством электронов. Для n-типа добавляют донорные примеси, материал обладает избытком электронов.

Соединяя эти два типа получают прибор, способный пропускать ток только в одном направлении.

Как определить анод и катод диода

Диоды бывают разного размера, и маркировка может несколько отличаться. Например, на диодах советского образца на корпусе, который был достаточно большим, непосредственно наносился знак диода, указывающий направление движения.

Корпус, расположенный возле катода, может иметь большое расширение в виде кольца. На некоторых видах устанавливают знаки + и – или делают отметку в виде нарисованного кольца либо точки.

В случае сомнения можно проверить диод с помощью мультиметра, поставив прибор в режим измерения сопротивления или проверки диода, если есть такой режим.

Если сопротивление маленькое, значит, щуп с положительным напряжением подключен к аноду, а минусовой к катоду. Большое сопротивление говорит, что щупы подключены в обратном порядке.

Принцип работы диода

Осталось посмотреть, как работает диод. Когда происходит соединение двух полупроводников разной проводимостью, между ними появляется пограничная полоса с нейтральным зарядом, поскольку часть электронов занимает часть дырок.

При прямом включении положительное напряжение подается на дырочную область, а отрицательное на электронную. В этом случае электроны под действием напряжения перескакивают нейтральную зону и, проходя через дырочную область, устремляются к положительному полюсу источника питания.

Если поменять напряжение, электроны уходят к положительному полюсу, увеличивая нейтральную зону. В этом случае диод закрывается.

Диод в цепи постоянного тока

В схеме с постоянным током диод работает как ключ: открывается, когда прямое напряжение превышает пороговое значение и закрывается, когда это напряжение становится меньше.

Выше было рассмотрена работа диода с катушкой индуктивности. Когда по катушке идет ток, то параллельно подключенный диод находится в закрытом состоянии, так как на аноде и катоде напряжение почти равно.

Когда цепь размыкается, по катушке продолжает идти ток и накапливается. Напряжение на аноде повышается, диод открывается и пропускает лишний заряд через себя. После падения напряжения он закрывается.

Обозначение диода на схемах

Для пояснения работы радиоэлектронного устройства используют электрические принципиальные схемы. Найти диод на схеме не составит труда, потому что обозначение диода осуществляется с помощью треугольника с вертикальным отрезком на его вершине.

Рядом ставится порядковый номер и буквы VD.

Диод в цепи переменного тока

Если диод работает как выпрямитель переменного тока, тогда во время повышения напряжения положительной полуволны диод открывается, а когда напряжение падает ниже порогового значения, он закрывается. Во время отрицательной полуволны включается в работу параллельно подключенный диод, но обращенный в обратном направлении.

Два других подключены таким же образом к нулевому проводу. При каждой полуволне участвуют в работе два диода, один связан с фазным проводом, другой с нулевым. Снимаемое с них положительное и отрицательное напряжение подается в постоянную цепь.

Характеристики диода

Полупроводники очень чувствительны к перегреву, поэтому режим их работы строго оговаривается. Учитываются следующие параметры:
рабочее, максимальное и импульсное обратное напряжение;

1. прямое напряжение;
2. обратный ток;
3. прямой постоянный, импульсный и ток перегрузки;
4. рабочая и максимальная частота;
5. максимальная температура корпуса и перехода.

Допускается максимальное значение только по одному из указанных параметров. После импульса должно пройти оговоренное время, чтобы прибор успел остыть.

Виды диодов

Кроме описанных диодов, используются диоды, у которых характеристики изменены за счет примесей и конструкторских доработок. Остановимся на двух из них: стабилитроне и светодиоде.

Стабилитроны

Работа стабилитрона отличается от работы диода. Подключается он в обратном направлении, то есть на анод подают отрицательное напряжение, а на катод положительное. При таком подключении он работает в пробивном режиме.

Стабилитроны рассчитаны на определенное рабочее обратное напряжение, при достижении которого происходит обратимый пробой. Используются для поддержания определенного напряжения на контролируемом участке цепи. Чтобы ток не превышал рабочее значение, в цепь стабилитрона ставят ограничивающий резистор.

Светодиоды

У полупроводниковых приборов p-n-переход из-за внутреннего сопротивления постоянно греется. Это происходит главным образом во время захвата дырками электронов. Высвобождается энергия, нагревающая переход.

В 60-х годах прошлого столетия был создан светодиод, в котором часть высвобождаемой энергии была лучистой с красным и желто-зеленым свечением. Правда, процентное соотношение было маленьким, всего 0,1% от всей высвобождаемой энергии. Но это было только началом.

В 70-х годах упорные разработки привели к хорошим показателям. Сначала это был 15% выход, затем дошло до 55%. Такой показатель уже превышал к. п. д. ламп накаливания. Испускаемый свет имеет очень узкий спектр, что позволяет получать очень качественное цветное свечение.

Оно намного превосходит свет ламп накаливания, пропущенных через светофильтр. Мощность светового потока также была поднята, это дало возможность использовать светодиоды в качестве освещения.

Тиристоры

Тиристоры – это общее название для мощных диодов, работающих в режиме ключа. Подразделяются на три вида:

1. тринистор;
2. динистор;
3. симистор.

Тринистор имеет три вывода: анод, катод и управляющий электрод. При подаче небольшого управляющего напряжения на управляющий электрод тринистор открывается. Динистор открывается при достижении заданного напряжения на его двух выводах. Симистор – это два динистора, включенных навстречу друг другу. То есть он работает, в отличие от динистора, в двух направлениях.

Исследуя, что такое диод, можно открыть для себя еще много удивительных знаний. Здесь были рассмотрены лишь поверхностные познания, но они уже могут дать понять, что такие элементы радиотехники очень полезны и разнообразны в своем применении.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

Принцип работы полупроводникового диода

Полупроводниковый диод — полупроводниковый прибор, в широком смысле — электронный прибор, изготовленный из полупроводникового материала, имеющий два электрических вывода (электрода). В более узком смысле — полупроводниковый прибор, во внутренней структуре которого сформирован один p-n-переход.

Диод — самый простейший по устройству в славном семействе полупроводниковых приборов. Если взять пластинку полупроводника, например германия, и в его левую половину ввести акцепторную примесь, а в правую донорную, то с одной стороны получится полупроводник типа P, соответственно с другой типа N. В середине кристалла получится, так называемый P-N переход, как показано на рисунке 1.

На этом же рисунке показано условное графическое обозначение диода на схемах: вывод катода (отрицательный электрод) очень похож на знак «-». Так проще запомнить.

Всего в таком кристалле две зоны с различной проводимостью, от которых выходят два вывода, поэтому полученный прибор получил название диод, поскольку приставка «ди» означает два.

В данном случае диод получился полупроводниковый, но подобные устройства были известны и раньше: например в эпоху электронных ламп был ламповый диод, называвшийся кенотрон. Сейчас такие диоды ушли в историю, хотя приверженцы «лампового» звука считают, что в ламповом усилителе даже выпрямитель анодного напряжения должен быть ламповым! 

Рисунок 1. Строение диода и обозначение диода на схеме

На стыке полупроводников с P и N проводимостями получается P-N переход (P-N junction), который является основой всех полупроводниковых приборов. Но в отличии от диода, у которого этот переход лишь один, транзисторы имеют два P-N перехода, а, например, тиристоры состоят сразу из четырех переходов.

P-N переход в состоянии покоя

Даже если P-N переход, в данном случае диод, никуда не подключен, все равно внутри него происходят интересные физические процессы, которые показаны на рисунке 2.

Рисунок 2. Диод в состоянии покоя

В области N имеется избыток электронов, она несет в себе отрицательный заряд, а в области P заряд положительный. Вместе эти заряды образуют электрическое поле. Поскольку разноименные заряды имеют свойство притягиваться, электроны из зоны N проникают в положительно заряженную зону P, заполняя собой некоторые дырки. В результате такого движения внутри полупроводника возникает, хоть и очень маленький (единицы наноампер), но все-таки ток.

В результате такого движения возрастает плотность вещества на стороне P, но до определенного предела. Частицы обычно стремятся распространяться равномерно по всему объему вещества, подобно тому, как запах духов распространяется на всю комнату (диффузия), поэтому, рано или поздно, электроны возвращаются обратно в зону N.

Если для большинства потребителей электроэнергии направление тока роли не играет, — лампочка светится, плитка греется, то для диода направление тока играет огромную роль. Основная функция диода проводить ток в одном направлении. Именно это свойство и обеспечивается P-N переходом.

Далее рассмотрим, как ведет себя диод в двух возможных случаях подключения источника тока.

Включение диода в обратном направлении

Если к полупроводниковому диоду подключить источник питания, как показано на рисунке 3, то ток через P-N переход не пройдет.

Рисунок 3. Обратное включение диода

Как видно на рисунке, к области N подключен положительный полюс источника питания, а к области P – отрицательный. В результате электроны из области N устремляются к положительному полюсу источника. В свою очередь положительные заряды (дырки) в области P притягиваются отрицательным полюсом источника питания. Поэтому в области P-N перехода, как видно на рисунке, образуется пустота, ток проводить просто нечем, нет носителей заряда.

При увеличении напряжения источника питания электроны и дырки все сильней притягиваются электрическим полем батарейки, в области же P-N перехода носителей заряда остается все меньше. Поэтому в обратном включении ток через диод не идет. В таких случаях принято говорить, что полупроводниковый диод заперт обратным напряжением.

Увеличение плотности вещества около полюсов батареи приводит к возникновению диффузии, — стремлению к равномерному распределению вещества по всему объему. Что и происходит при отключении элемента питания.

Обратный ток полупроводникового диода

Вот здесь как раз и настало время вспомнить о неосновных носителях, которые были условно забыты. Дело в том, что даже в закрытом состоянии через диод проходит незначительный ток, называемый обратным. Этот обратный ток и создается неосновными носителями, которые могут двигаться точно так же, как основные, только в обратном направлении. Естественно, что такое движение происходит при обратном напряжении. Обратный ток, как правило, невелик, что обусловлено незначительным количеством неосновных носителей.

С повышением температуры кристалла количество неосновных носителей увеличивается, что приводит к возрастанию обратного тока, что может привести к разрушению P-N перехода. Поэтому рабочие температуры для полупроводниковых приборов, — диодов, транзисторов, микросхем ограничены. Чтобы не допускать перегрева мощные диоды и транзисторы устанавливаются на теплоотводы – радиаторы.

Включение диода в прямом направлении

Показано на рисунке 4.

Рисунок 4. Прямое включение диода

Теперь изменим полярность включения источника: минус подключим к области N (катоду), а плюс к области P (аноду). При таком включении в области N электроны будут отталкиваться от минуса батареи, и двигаться в сторону P-N перехода. В области P произойдет отталкивание положительно заряженных дырок от плюсового вывода батареи. Электроны и дырки устремляются навстречу друг другу.

Заряженные частицы с разной полярностью собираются около P-N перехода, между ними возникает электрическое поле. Поэтому электроны преодолевают P-N переход и продолжают движение через зону P. При этом часть из них рекомбинирует с дырками, но большая часть устремляется к плюсу батарейки, через диод пошел ток Id.

Этот ток называется прямым током. Он ограничивается техническими данными диода, некоторым максимальным значением. Если это значение будет превышено, то возникает опасность выхода диода из строя. Следует, однако, заметить, что направление прямого тока на рисунке совпадает с общепринятым, обратным движению электронов.

Можно также сказать, что при прямом направлении включения электрическое сопротивление диода сравнительно небольшое. При обратном включении это сопротивление будет во много раз больше, ток через полупроводниковый диод не идет (незначительный обратный ток здесь в расчет не принимается). Из всего вышесказанного можно сделать вывод, что диод ведет себя подобно обычному механическому вентилю: повернул в одну сторону — вода течет, повернул в другую — поток прекратился. За это свойство диод получил название полупроводникового вентиля.

Чтобы детально разобраться во всех способностях и свойствах полупроводникового диода, следует познакомиться с его вольт – амперной характеристикой. Также неплохо узнать о различных конструкциях диодов и частотных свойствах, о достоинствах и недостатках.

Ранее ЭлектроВести писали, что два больших проекта систем накопления энергии (СНЭ) на юге Техаса в США общей номинальной мощностью 200 МВт будут реализованы на основе технологий Wärtsilä. Накопители будут соединены непосредственно с системой передачи электроэнергии как самостоятельные участники рынка. Компания Wärtsilä также подписала сервисное соглашение с гарантированными на 10 лет эксплуатационными показателями.

По материалам: electrik.info.

Диод — полупроводниковый элемент. Принцип работы, устройство и разновидности.

Диод является одной из разновидностей приборов, сконструированных на полупроводниковой основе. Обладает одним p-n переходом, а также анодным и катодным выводом. В большинстве случаев он предназначен для модуляции, выпрямления, преобразования и иных действий с поступающими электрическими сигналами.

Принцип работы:

1. Электрический ток воздействует на катод, подогреватель начинает накаливаться, а электрод испускать электроны.
2. Между двумя электродами происходит образование электрического поля.
3. Если анод обладает положительным потенциалом, то он начинает притягивать электроны к себе, а возникшее поле является катализатором данного процесса. При этом, происходит образование эмиссионного тока.
4. Между электродами происходит образование пространственного отрицательного заряда, способного помешать движению электронов. Это происходит, если потенциал анода оказывается слишком слабым. В таком случае, частям электронов не удается преодолеть воздействие отрицательного заряда, и они начинают двигаться в обратном направлении, снова возвращаясь к катоду.
5. Все электроны, которые достигли анода и не вернулись к катоду, определяют параметры катодного тока. Поэтому данный показатель напрямую зависит от положительного анодного потенциала.
6. Поток всех электронов, которые смогли попасть на анод, имеет название анодный ток, показатели которого в диоде всегда соответствуют параметрам катодного тока. Иногда оба показателя могут быть нулевыми, это происходит в ситуациях, когда анод обладает отрицательным зарядом. В таком случае, возникшее между электродами поле не ускоряет частицы, а, наоборот, тормозит их и возвращает на катод. Диод в таком случае остается в запертом состоянии, что приводит к размыканию цепи.

Устройство

Ниже приводится подробное описание устройства диода, изучение этих сведений необходимо для дальнейшего понимания принципов действия этих элементов:

1. Корпус представляет собой вакуумный баллон, который может быть изготовлен из стекла, металла или прочных керамических разновидностей материала.
2. Внутри баллона имеется 2 электрода. Первый является накаленным катодом, который предназначен для обеспечения процесса эмиссии электронов. Самый простейший по конструкции катод представляет собой нить с небольшим диаметром, которая накаливается в процессе функционирования, но на сегодняшний день более распространены электроды косвенного накала. Они представляют собой цилиндры, изготовленные из металла, и обладающие особым активным слоем, способным испускать электроны.
3. Внутри катода косвенного накала имеется специфический элемент – проволока, которая накаливается под воздействием электрического тока, она называется подогреватель.
4. Второй электрод является анодом, он необходим для приема электронов, которые были выпущены катодом. Для этого он должен обладать положительным относительно второго электрода потенциалом. В большинстве случаев анод также имеет цилиндрическую форму.
5. Оба электрода вакуумных приборов полностью идентичны эмиттеру и базе полупроводниковой разновидности элементов.
6. Для изготовления диодного кристалла чаще всего используется кремний или германий. Одна из его частей является электропроводимой по p-типу и имеет недостаток электронов, который образован искусственным методом. Противоположная сторона кристалла также имеет проводимость, но n-типа и обладает избытком электронов. Между двумя областями имеется граница, которая и называется p-n переходом.

Такие особенности внутреннего устройства наделяют диоды их главным свойством – возможностью проведения электрического тока только в одном направлении.

Маркировка

Маркировка полупроводникового диода представляет собой аббревиатуру от основных параметров устройства. Например, КД196В – кремниевый диод с напряжением пробоя до 0,3 В, напряжением 9,6, модель третьей разработки.

Исходя из этого:

1. Первая буква определяет материал, из которого изготовлен прибор;
2. Наименование устройства;
3. Цифра, определяющая назначение;
4. Напряжение прибора;
5. Число, которое определяет прочие параметры (зависит от типа детали).

Видео: применение диодов

Назначение

Ниже приводятся основные области применения диодов, на примере которых становится понятно их основное назначение:

1. Диодные мосты представляют собой 4, 6 или 12 диодов, соединенных между собой, их количество зависит от типа схемы, которая может быть однофазной, трехфазной полумостовой или трехфазной полномостовой. Они выполняют функции выпрямителей, такой вариант чаще всего используется в автомобильных генераторах, поскольку внедрение подобных мостов, а также использование вместе с ними щеточно-коллекторных узлов, позволило в значительной степени сократить размеры данного устройства и увеличить степень его надежности. Если соединение выполнено последовательно и в одну сторону, то это повышает минимальные показатели напряжения, которое потребуется для отпирания всего диодного моста.
2. Диодные детекторы получаются при комбинированном использовании данных приборов с конденсаторами. Это необходимо для того, чтобы было можно выделить модуляцию с низкими частотами из различных модулированных сигналов, в том числе амплитудно-модулированной разновидности радиосигнала. Такие детекторы являются частью конструкции многих бытовых потребителей, например, телевизоров или радиоприемников.
3. Обеспечение защиты потребителей от неверной полярности при включении схемных входов от возникающих перегрузок или ключей от пробоя электродвижущей силой, возникающей при самоиндукции, которая происходит при отключении индуктивной нагрузки. Для обеспечения безопасности схем от возникающих перегрузок, применяется цепочка, состоящая из нескольких диодов, имеющих подключение к питающим шинам в обратном направлении. При этом, вход, которому обеспечивается защита, должен подключаться к середине этой цепочки. Во время обычного функционирования схемы, все диоды находятся в закрытом состоянии, но если ими было зафиксировано, что потенциал входа ушел за допустимые пределы напряжения, происходит активация одного из защитных элементов. Благодаря этому, данный допустимый потенциал получает ограничение в рамках допустимого питающего напряжения в сумме с прямым падением показателей напряжение на защитном приборе.
4. Переключатели, созданные на основе диодов, используются для осуществления коммутации сигналов с высокими частотами. Управление такой системой осуществляется при помощи постоянного электрического тока, разделения высоких частот и подачи управляющего сигнала, которое происходит благодаря индуктивности и конденсаторам.
5. Создание диодной искрозащиты. Используются шунт-диодные барьеры, которые обеспечивают безопасность путем ограничения напряжения в соответствующей электрической цепи. В совокупности с ними применяются токоограничительные резисторы, которые необходимы для ограничения показателей электрического тока, проходящего через сеть, и увеличения степени защиты.

Использование диодов в электронике на сегодняшний день весьма широко, поскольку фактически ни одна современная разновидность электронного оборудования не обходится без этих элементов.

Общие сведения

Прежде чем рассматривать, как работает диод, необходимо подробно изучить его устройство, разновидности и узнать, зачем он применяется. Это поможет лучше понять принцип действия и выбрать максимально эффективное приспособление для определённого оборудования.

Устройство диода

Диод (от англ. diode) выглядит просто и имеет конструкцию, состоящую из небольшого количества элементов. Это позволяет мастерам не приобретать дорогостоящие изделия, а изготавливать их своими руками. Самодельные приспособления хоть и стоят намного дешевле, но выполняют те же функции, что и покупные.

Так как диоды часто изображаются на электросхемах, то определение их параметров считается довольно важным мероприятием. Обозначением для этих элементов служит комбинация символов VD1, VD2 и так далее.

Схема диода предусматривает наличие следующих элементов:

1. Корпус. Он представляет собой стеклянный, керамический или металлический вакуумный баллон.
2. Два электрода (катод и анод). Они располагаются внутри баллона и используются для обеспечения эмиссии электронов. Чаще всего применяются электроды косвенного накала, которые имеют цилиндрическую форму, и обладают специальным слоем, испускающим электроны. В некоторых старых конструкциях можно встретить эти элементы в виде тонкой нити, накаливающейся в процессе работы приспособления.
3. Подогреватель. Он находится внутри катода и устроен в виде проволоки, которая накаливается из-за прохождения электрического тока.
4. Диодный кристалл. Для изготовления этого элемента применяется германий или кремний. Одна его часть проводит электричество и имеет недостаточное количество электронов, а вторая — избыток.
5. P-n переход — область между первой и второй частью диодного кристалла.

Принцип действия

Принцип работы диода довольно простой и разобраться в нём сможет не только профессионал, но и новичок. Для этого не нужно иметь специальное образование или навыки работы с таким приспособлением, а достаточно обладать общим представлением об устройстве.

Вам это будет интересно Особенности резонанса токов

Принцип действия диода:

1. Электрический ток проходит через устройство и воздействует на катод диода.
2. Из-за этого подогреватель постепенно накаляется, а электрод начинает испускать электроны.
3. Следствием этого становится образование электрического поля между двумя электродами, которое является катализатором процесса притяжения электронов к аноду, обладающему положительным зарядом. Благодаря этому образуется эмиссионный ток.
4. Пространственный отрицательный заряд, который появляется между двумя электродами, препятствует движению электронов к аноду. Из-за этого часть их меняет своё направление, и начинает двигаться к катоду.
5. Попавшие на анод электроны образуют анодный ток, параметры которого соответствуют катодному.
6. Если электрическое поле, возникшее между электродами, препятствует возвращению частиц на катод, то электродиод остаётся в запертом состоянии. Всё это приводит к размыканию цепи.

Разновидности приспособлений

Производители электронных элементов делают несколько типов диодов. Все они немного отличаются друг от друга, имеют различные свойства, а также используются для достижения определённых целей.

Диоды бывают:

1. Выпрямительные. Это наиболее распространённый тип приспособлений, который используется в устройствах, способствующих преобразованию переменного тока промышленной частоты в постоянный.
2. Высокочастотные. Большинство моделей современного оборудования функционируют при рабочей частоте в несколько гигагерц. В таких конструкциях применяются специальные диоды, рассчитанные на высокую частоту.
3. Переключающие. Эти приспособления используются в тех схемах, где диод должен работать в различных режимах. В одном из них он оказывается смещённым в прямом направлении, а в другом — в обратном.
4. Стабилитроны. Такие элементы применяются только в конструкциях, помогающих стабилизировать напряжение, поступающее к оборудованию.
5. Варикапы. Они используются в параметрических усилителях и прочих подобных устройствах. С их помощью происходит коррекция частотной модуляции и автоматическая подстройка частоты.
6. Диоды Шоттки. Назначение этого приспособления — малое падение напряжения при прямом включении. Область их применения ограничивается низковольтными электрическими цепями.
7. Тиристоры (управляемые диоды). Они часто применяются в схемах, которые предназначены для плавного пуска двигателя, регулировки мощности или включения лампочки.
8. Симисторы. Эта разновидность диодов используется для обеспечения работы систем, питающихся от переменного напряжения, так как способна пропускать электричество в обоих направлениях. Они представляют собой 2 тиристора, соединённые между собой.

Область применения

Диоды широко применяются по всему миру и входят в состав различных приспособлений. В большинстве случаев несколько таких элементов объединяются в общую конструкцию. Их количество выбирается исходя из типа и особенностей каждой схемы.

Вам это будет интересно Расцветка шин по фазам

Использование диодов в электротехнике:

1. Диодные мосты. В их составе может находиться от 4 до 12 диодов, которые последовательно соединены друг с другом. Они применяются для однофазных и трёхфазных схем, где выполняют функцию выпрямителей. В большинстве случаев такие диодные мосты устанавливаются на генераторах автомобилей. Благодаря им не только увеличивается надёжность устройства, но и уменьшаются его размеры.
2. Диодные детекторы. Они представляют собой конструкцию, которая сочетает в себе не только несколько диодов, но и конденсаторы. Благодаря этому достигается способность выделять модуляцию с низкими частотами из соответствующих сигналов. Такие детекторы часто используются при изготовлении радиоприёмников и телевизоров.
3. Диодная искрозащита. Для её создания применяются специальные диодные барьеры, которые ограничивают напряжение в имеющейся электрической цепи. Вместе с ними используются специальные токоограничительные резисторы, необходимые для контроля за величиной параметров проходящего электрического тока.
4. Переключатели на основе диодов. Эти устройства дополняются конденсаторами и коммутируют высокочастотные сигналы. При этом контроль за работой осуществляется с помощью подачи управляющего сигнала, разделения высоких частот и применения постоянного тока.

Прямое включение диода

На p-n-переход диода может оказывать воздействие напряжение, подаваемое с внешних источников. Такие показатели, как величина и полярность, будут сказываться на его поведении и проводимом через него электрическом токе.

Ниже подробно рассмотрен вариант, при котором происходит подключение плюса к области p-типа, а отрицательного полюса к области n-типа. В этом случае произойдет прямое включение:

1. Под воздействием напряжения от внешнего источника, в p-n-переходе сформируется электрическое поле, при этом его направление будет противоположным относительно внутреннего диффузионного поля.
2. Напряжение поля значительно снизится, что вызовет резкое сужение запирающего слоя.
3. Под воздействием этих процессов значительное количество электронов обретет возможность свободно переходить из p-области в n-область, а также в обратном направлении.
4. Показатели тока дрейфа во время этого процесса остаются прежними, поскольку они напрямую зависят только от числа неосновных заряженных носителей, находящихся в области p-n-перехода.
5. Электроны обладают повышенным уровнем диффузии, что приводит к инжекции неосновных носителей. Иными словами, в n-области произойдет повышение количества дырок, а в p-области будет зафиксирована повышенная концентрация электронов.
6. Отсутствие равновесия и повышенное число неосновных носителей заставляет их уходить вглубь полупроводника и смешиваться с его структурой, что в итоге приводит к разрушению его свойств электронейтральности.
7. Полупроводник при этом способен восстановить свое нейтральное состояние, это происходит благодаря получению зарядов от подключенного внешнего источника, что способствует появлению прямого тока во внешней электрической цепи.

Диоды, какие они бывают?

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

Обозначение диодного моста

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

Внешний вид диодного моста

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

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

Диод Шоттки

Обратное включение диода

Теперь будет рассмотрен другой способ включения, во время которого изменяется полярность внешнего источника, от которого происходит передача напряжения:

1. Главное отличие от прямого включения заключается в том, что создаваемое электрическое поле будет обладать направлением, полностью совпадающим с направлением внутреннего диффузионного поля. Соответственно, запирающий слой будет уже не сужаться, а, наоборот, расширяться.
2. Поле, находящееся в p-n-переходе, будет оказывать ускоряющий эффект на целый ряд неосновных носителей заряда, по этой причине, показатели дрейфового тока останутся без изменений. Он будет определять параметры результирующего тока, который проходит через p-n-переход.
3. По мере роста обратного напряжения, электрический ток, протекающий через переход, будет стремиться достичь максимальных показателей. Он имеет специальное название – ток насыщения.
4. В соответствии с экспоненциальным законом, с постепенным увеличением температуры будут увеличиваться и показатели тока насыщения.

Использование диодов в быту

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

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

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

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

Прямое и обратное напряжение

Напряжение, которое оказывает воздействие на диод, разделяют по двум критериям:

1. Прямое напряжение – это то, при котором происходит открытие диода и начинается прохождение через него прямого тока, при этом показатели сопротивления прибора являются крайне низкими.
2. Обратное напряжение – это то, которое обладает обратной полярностью и обеспечивает закрытие диода с прохождением через него обратного тока. Показатели сопротивления прибора при этом начинают резко и значительно расти.

Сопротивление p-n-перехода является постоянно меняющимся показателем, в первую очередь на него оказывает влияние прямое напряжение, подающееся непосредственно на диод. Если напряжение увеличивается, то показатели сопротивления перехода будут пропорционально уменьшаться.

Это приводит к росту параметров прямого тока, проходящего через диод. Когда данный прибор закрыт, то на него воздействует фактически все напряжение, по этой причине показатели проходящего через диод обратного тока являются незначительными, а сопротивление перехода при этом достигает пиковых параметров.

Виды полупроводниковых диодов

Свойство диода пропускать ток в прямом направлении и не пропускать его в обратном нашло применение в электротехнике и радиотехнике. Разработаны и специальные виды диодов для выполнения узкого круга задач.

Выпрямители и их свойства

Их применение основано на выпрямительных свойствах этих приборов. Их используют для получения постоянного напряжения путём выпрямления входного переменного сигнала.

Одиночный выпрямительный диод позволяет получить на его выходе пульсирующее напряжение положительной полярности. Используя их комбинацию, можно получить форму выходного напряжения, напоминающую волну. При использовании в схемах выпрямителей дополнительных элементов, таких как электролитические конденсаторы большой емкости и катушки индуктивности с электромагнитными сердечниками (дроссели), на выходе устройства можно получить постоянное напряжение, напоминающее напряжение гальванической батареи, столь необходимое для работы большинства аппаратуры потребителя.

Полупроводниковые стабилитроны

Эти диоды имеют ВАХ с обратной ветвью большой крутизны. То есть, приложив к выводам стабилитрона напряжение, полярность которого обратная, можно с помощью ограничительных резисторов ввести его в режим управляемого лавин пробоя. Напряжение в точке лавинного пробоя имеет постоянное значение при значительном изменении тока через стабилитрон, величину которого ограничивают в зависимости от применённого в схеме прибора. Так получают эффект стабилизации выходного напряжения на нужном уровне.

Технологическими операциями при изготовлении стабилитронов добиваются различных величин напряжения пробоя (напряжения стабилизации). Диапазон этих напряжений (3−15) вольт. Конкретное значение зависит от выбранного прибора из большого семейства стабилитронов.

Принцип работы детекторов

Для детектирования высокочастотных сигналов применяют диоды, изготовленные по точечной технологии. Задача детектора состоит в том, чтобы ограничить одну половину модулированного сигнала. Это позволяет в последующем с помощью высокочастотного фильтра оставить на выходе устройства только модулирующий сигнал. Он содержит звуковую информацию низкой частоты. Этот метод используется в радиоприёмных устройствах, принимающих сигнал, модулированный по амплитуде.

Работа диода и его вольт-амперная характеристика

Под вольт-амперной характеристикой данных приборов понимается кривая линия, которая показывает то, в какой зависимости находится электрический ток, протекающий через p-n-переход, от объемов и полярности напряжения, воздействующего на него.

Подобный график можно описать следующим образом:

1. Ось, расположенная по вертикали: верхняя область соответствует значениям прямого тока, нижняя область параметрам обратного тока.
2. Ось, расположенная по горизонтали: область, находящаяся справа, предназначена для значений прямого напряжения; область слева для параметров обратного напряжения.
3. Прямая ветвь вольт-амперной характеристики отражает пропускной электрический ток через диод. Она направлена вверх и проходит в непосредственной близости от вертикальной оси, поскольку отображает увеличение прямого электрического тока, которое происходит при увеличении соответствующего напряжения.
4. Вторая (обратная) ветвь соответствует и отображает состояние закрытого электрического тока, который также проходит через прибор. Положение у нее такое, что она проходит фактически параллельно относительно горизонтальной оси. Чем круче эта ветвь подходит к вертикали, тем выше выпрямительные возможности конкретного диода.
5. По графику можно наблюдать, что после роста прямого напряжения, протекающего через p-n-переход, происходит медленное увеличение показателей электрического тока. Однако постепенно, кривая достигает области, в которой заметен скачок, после которого происходит ускоренное нарастание его показателей. Это объясняется открытием диода и проведением тока при прямом напряжении. Для приборов, изготовленных из германия, это происходит при напряжении равном от 0,1В до 0,2В (максимальное значение 1В), а для кремниевых элементов требуется более высокий показатель от 0,5В до 0,6В (максимальное значение 1,5В).
6. Показанное увеличение показателей тока может привести к перегреву полупроводниковых молекул. Если отведение тепла, происходящее благодаря естественным процессам и работе радиаторов, будет меньше уровня его выделения, то структура молекул может быть разрушена, и этот процесс будет иметь уже необратимый характер. По этой причине, необходимо ограничивать параметры прямого тока, чтобы не допустить перегрева полупроводникового материала. Для этого, в схему добавляются специальные резисторы, имеющие последовательное подключение с диодами.
7. Исследуя обратную ветвь можно заметить, что если начинает увеличиваться обратное напряжение, которое приложено к p-n-переходу, то фактически незаметен рост параметров тока. Однако в случаях, когда напряжение достигает параметров, превосходящих допустимые нормы, может произойти внезапный скачок показателей обратного тока, что перегреет полупроводник и будет способствовать последующему пробою p-n-перехода.

Конструкции и простейшие способы изготовления полупроводниковых диодов

Для получения простейшего точечного диода берут пластинку металла с прикреплённым к ней выводом и к ней приваривают кристалл полупроводника электронного типа проводимости. Этот кристалл называют базой диода. Затем берут металлическую иглу с присоединённым к ней выводом, изготавливаемую, например, из вольфрама, золота, бериллиевой бронзы, на которую нанесён легирующий материал, и её острый кончик упирают в кристалл базы диода так, чтобы игла была подпружинена. В качестве легирующего материала часто используют алюминий и индий. Все части будущего диода помещены в корпус, который, например, может быть маленьким стеклянным баллоном, из которого откачан воздух.

Далее осуществляют формовку, то есть местное нагревание участка между иглой и полупроводниковой пластиной для того, чтобы на небольшой площади их материалы друг в друга диффундировали. Для этого через диод в прямом и обратном направлениях пропускают короткие импульсы с силой тока около 1 А, что во много раз превышает максимальный постоянный ток изготавливаемого точечного диода. Материал акцепторной примеси, который находился на игле, и тот, из которого она состояла, диффундируют на небольшой почти полусферический участок в базу диода, образуя переход. Точечные диоды благодаря небольшой площади электронно-дырочного перехода обычно обладают малой ёмкостью, а, следовательно, могут работать на высокой частоте, не теряя свойства односторонней проводимости. Однако малая площадь перехода не позволяет пропускать через точечный диод большие прямые токи без разрушения компонента.

Полупроводниковый диод.

Для изготовления плоскостного диода берут базу диода электронного типа проводимости и кладут на неё полупроводниковую пластину, которая позже станет играть роль акцепторной примеси. Затем их нагревают примерно до 450 °C … 550 °C в вакууме, отчего материал акцепторной примеси диффундирует в базу будущего диода. Полученный электронно-дырочный переход будет обладать большой площадью и существенной ёмкостью. Основные характеристики полупроводниковых диодов перечислены в таблице ниже.

Таблица основных характеристик полупроводниковых диодов

Благодаря тому, что площадь плоскостного диода велика, через него можно пропускать весьма большой ток в прямом включении, однако наибольшая частота, на которой такой диод может сохранять работоспособность, будет низкой. В заключение нужно отметить, что существуют и многие другие конструкции, а также способы изготовления диодов.

Некоторые основные параметры полупроводниковых диодов

К основным параметрам диодов относят:

• максимально допустимый постоянный прямой ток, А;
• максимально допустимый импульсный прямой ток, А;
• максимально допустимое постоянное обратное напряжение, В;
• максимально допустимое импульсное обратное напряжение, В;
• обратный ток, протекающий через диод в обратном включении при приложенном к его выводам максимально допустимом постоянном напряжении, мкА;
• статическое сопротивление диода в прямом включении, равное отношению падения напряжения на диоде в прямом включении к силе прямого тока, Ом;
• статическое сопротивление диода в обратном включении, равное отношению величины обратного напряжения к силе обратного тока, МОм;
• динамическое сопротивление диода в прямом включении, составляющее отношение изменения падающего не диоде постоянного напряжения в прямом включении к величине изменения силы прямого тока, Ом;
• динамическое сопротивление диода в обратном включении, равное отношению изменения обратного напряжения к изменению величины обратного тока, Ом;
• полная ёмкость запертого диода, пФ;
• максимально допустимая частота протекающего по диоду переменного тока, Гц, и др.

Будет интересно➡ Как устроен туннельный диод?

применяют для поддержания на неизменном уровне обратного постоянного напряжения, приложенного к запертому стабилитрону. При изучении пробоев электронно-дырочных переходов было отмечено, что при зенеровском и лавинном пробоях падающие на диодах обратные напряжения почти постоянны в широких диапазонах обратных токов. Зенеровский пробой присущ стабилитронам с низким напряжением пробоя, а лавинный пробой – стабилитронам с высоким напряжением пробоя. Так как во время указанных пробоев в электронно-дырочных переходах выделяется тепло, которое увеличивает температуру кристаллов, применяют полупроводники, обладающие высокой температурной стабильностью, при использовании которых обратный ток будет мал. С другой стороны, указанные пробои возникают при довольно низких обратных напряжениях, ввиду чего рассеиваемая мощность полупроводниковых стабилитронов не велика.

Стабилитроны изготавливают из кремния электронного типа проводимости, который легируют акцепторной примесью. Для этого в пластинку кремния обычно вплавляют алюминий, к материалам областей электронно-дырочного перехода подсоединяют выводы, всю систему помещают в корпус, который герметизируют. Корпуса стабилитронов обычно стеклянные, металлостеклянные или металлопластиковые.

Важным параметром стабилитронов выступает температурный коэффициент напряжения (ТКН) стабилизации, который отражён следующей формулой:

ТКН = (ΔUст / (ΔT • Uст)) • 100, %/град,

где ΔUст – наибольшее изменение напряжения стабилизации, В;

ΔT – наибольшее изменение температуры, град;

Uст – номинальное напряжение стабилизации при номинальном обратном токе, В.

Материал по теме: Как проверить варистор мультиметром.

Стабилитронам с лавинным пробоем характерно обладание положительным ТКН, т.е. при фиксированном обратном токе с ростом температуры полупроводникового кристалла обратное напряжение возрастает. Стабилитронам с зенеровским пробоем свойственно наличие отрицательного ТКН, т.е. при стабильном обратном токе с ростом температуры кристалла полупроводника обратное напряжение уменьшается.

Вольтамперная характеристика стабилитрона в области прямого включения не имеет отличий от других диодов, а в области обратного включения лежит участок, на котором при значительном изменении обратного тока практически постоянно обратное напряжение. Это отражено на рис. 3.3, на котором изображена вольтамперная характеристика типового стабилитрона.

Основные неисправности диодов

Иногда приборы подобного типа выходят из строя, это может происходить из-за естественной амортизации и старения данных элементов или по иным причинам.

Всего выделяют 3 основных типа распространенных неисправностей:

1. Пробой перехода приводит к тому, что диод вместо полупроводникового прибора становится по своей сути самым обычным проводником. В таком состоянии он лишается своих основных свойств и начинает пропускать электрический ток в абсолютно любом направлении. Подобная поломка легко выявляется при помощи стандартного мультиметра, который начинает подавать звуковой сигнал и показывать низкий уровень сопротивления в диоде.
2. При обрыве происходит обратный процесс – прибор вообще перестает пропускать электрический ток в каком-либо направлении, то есть он становится по своей сути изолятором. Для точности определения обрыва, необходимо использовать тестеры с качественными и исправными щупами, в противном случае, они могут иногда ложно диагностировать данную неисправность. У сплавных полупроводниковых разновидностей такая поломка встречается крайне редко.
3. Утечка, во время которой нарушается герметичность корпуса прибора, вследствие чего он не может исправно функционировать.

Пробой p-n-перехода

Подобные пробои происходят в ситуациях, когда показатели обратного электрического тока начинают внезапно и резко расти, происходит это из-за того, что напряжение соответствующего типа достигает недопустимых высоких значений.

Обычно различается несколько видов:

1. Тепловые пробои, которые вызваны резким повышением температуры и последующим перегревом.
2. Электрические пробои, возникающие под воздействием тока на переход.

График вольт-амперной характеристики позволяет наглядно изучать эти процессы и разницу между ними.

Электрический пробой

Последствия, вызываемые электрическими пробоями, не носят необратимого характера, поскольку при них не происходит разрушение самого кристалла. Поэтому при постепенном понижении напряжения можно восстановить всей свойства и рабочие параметры диода.

При этом, пробои такого типа делятся на две разновидности:

1. Туннельные пробои происходят при прохождении высокого напряжения через узкие переходы, что дает возможность отдельно взятым электронам проскочить через него. Обычно они возникают, если в полупроводниковых молекулах имеется большое количество разных примесей. Во время такого пробоя, обратный ток начинает резко и стремительно расти, а соответствующее напряжение находится на низком уровне.
2. Лавинные разновидности пробоев возможны благодаря воздействию сильных полей, способных разогнать носителей заряда до предельного уровня из-за чего они вышибают из атомов ряд валентных электронов, которые после этого вылетают в проводимую область. Это явление носит лавинообразный характер, благодаря чему данный вид пробоев и получил такое название.

Тепловой пробой

Возникновение такого пробоя может произойти по двум основным причинам: недостаточный теплоотвод и перегрев p-n-перехода, который происходит из-за протекания через него электрического тока со слишком высокими показателями.

Повышение температурного режима в переходе и соседних областях вызывает следующие последствия:

1. Рост колебания атомов, входящих в состав кристалла.
2. Попадание электронов в проводимую зону.
3. Резкое повышение температуры.
4. Разрушение и деформация структуры кристалла.
5. Полный выход из строя и поломка всего радиокомпонента.

Электровакуумные диоды

Приборы этого типа выполнены в виде электронных ламп. Лампа выглядит как стеклянный баллон, внутрь которого помещены два электрода. Один из них анод, другой катод. Они находятся в вакууме. Конструктивно анод выполнен в виде тонкостенного цилиндра. Внутри расположен катод. Он имеет обычно цилиндрическую форму. Изолированная нить накала проложена внутри катода. Все элементы имеют выводы, которые соединены со штырьками (ножками) лампы. Ножки лампы выведены наружу.

Принцип работы

При прохождении электрического тока по спирали она нагревается и разогревает катод, внутри которого находится. С поверхности разогретого катода электроны, покинувшие его, без дополнительного ускоряющего поля накапливаются в непосредственной близости от него. Часть из них затем обратно возвращается на катод.

При подаче на анод положительного напряжения электроны, испускаемые катодом, устремляются к нему, создавая анодный ток электронов.

Катод обладает пределом эмиссии электронов. При достижении этого предела анодный ток стабилизируется. Если на анод подать небольшое отрицательное напряжение по отношению к катоду, то электроны прекратят своё движение.

Материал катода, из которого он изготовлен, обладает высокой степенью эмиссии.

Вольт- амперная характеристика (ВАХ)

ВАХ диодов этого типа графически показывает зависимость тока анода от прямого напряжения, приложенного к выводам катода и анода. Она состоит из трёх участков:

• Медленное нелинейное нарастание тока;
• Рабочая часть характеристики;
• Область насыщения тока анода.

Нелинейный участок начинается после области отсечки анодного тока. Его нелинейность связана с небольшим положительным потенциалом катода, который покинули электроны при его разогреве нитью накала.

Активный участок определяет из себя почти вертикальную линию. Он характеризует зависимость анодного тока от возрастающего напряжения.

Участок насыщения представляет собой линию постоянного значения тока анода при увеличивающемся напряжении между электродами лампы. Электронную лампу на этом участке можно сравнить с проводником электрического тока. Эмиссия катода достигла своего наивысшего значения.

Диоды. Принцип работы диода — презентация онлайн

1. Тема 5 Диоды

Цель лекции: принцип работы;
параметры; вольт амперная
характеристика;
схемы на диодах; виды диодов.

2. Определение

• Диод – это пассивный, нелинейный,
полупроводниковый элемент с двумя выводами
анодом и катодом, имеющий вольт амперную
характеристику, представленную на рисунке.
D
1. Диод не подчиняется закону Ома.
2. Схему содержащую диоды нельзя
заменить эквивалентной.

3. Принцип работы диода

• Диод пропускает через себя ток в одном
направлении. Этот эффект часто
называют выпрямлением.

4. Вольт амперная характеристика диода

3 зона
2 зона
1 зона

5. Вольт амперная характеристика диода

6. Характеристики диода

• Uобр.макс.- максимально-допустимое постоянное обратное
напряжение диода;
• Uобр.и.макс.- максимально-допустимое импульсное обратное
напряжение диода;
• Iпр.макс.- максимальный средний прямой ток за период;
• Iпр.и.макс.- максимальный импульсный прямой ток за период;
• Iпрг.- ток перегрузки выпрямительного диода;
• fмакс.- максимально-допустимая частота переключения
диода;
• fраб.- рабочая частота переключения диода;
• Uпр. при Iпр.- постоянное прямое напряжения диода при токе
Iпр;
• Iобр.- постоянный обратный ток диода;
• Тк.макс.- максимально-допустимая температура корпуса
диода.
• Тп.макс.- максимально-допустимая температура перехода
диода.

7. Виды корпусов

• Навесные.
• SMD – поверхностного монтажа.

8. Виды маркировок

• Американская — JEDEK — Joint
Electron Device Engineering Council
• Европейская — PRO ELECTRON
• Японская — JIS — Japanese Industrial
Standard JIS-C-7012

9. Корпуса и маркировка

10. Расшифровка маркировки

• Элемент 1. Первая буква — код материала.
• А — германий В — кремний С — арсенид галлия R — сульфид
кадмия
• Элемент 2. Вторая буква — назначение
• А — маломощный диод В — варикап С — маломощный
низкочастотный транзистор D — мощный низкочастотный
транзистор Е — туннельный диод F — маломощный
высокочастотный транзистор G — несколько приборов в одном
корпусе Н — магнитодиод L — мощный высокочастотный
транзистор М — датчик Холла Р — фотодиод, фототранзистор
Q — светодиод R — маломощный регулирующий или
переключающий прибор S — маломощный переключательный
транзистор Т — мощный регулирующий или переключающий
прибор U — мощный переключательный транзистор Х —
умножительный диод Y — мощный выпрямительный диод Z —
стабилитрон

11. Расшифровка маркировки

• Элемент 3. Цифры или буква и цифры: 100…999 — приборы
широкого применения, Z10…A99 — приборы для
промышленной и специальной аппаратуры
• Элемент 4 и 5. Буквы или буква и цифры:
• для стабилитронов — допустимое изменение номинального
напряжения стабилизации (буква) и напряжение стабилизации в
вольтах (цифра): А = 1 %; В = 2%; С = 5%; D = 10%; Е = 15%.
• Для выпрямительных диодов, у которых анод соединен с
корпусом (R) — максимальная амплитуда обратного
напряжения в вольтах (цифра).
• Для тиристоров, анод которых соединен с корпусом (R) —
меньшее из значений максимального напряжение включения
или максимальная амплитуда обратного напряжения в вольтах
(цифра).

12. Отечественная маркировка

Специальные типы диодов
Классический диод
Лавинный диод
Диод Шоттки
Стабилитрон
Светодиод
Стабистор
Полупроводниковый лазер
Тунельный диод
Фотодиод
Точечный диод
Солнечный элемент
Варикап
Диод Ганна

14. Выпрямительные диоды

15. Выпрямление

• Выпрямитель преобразует переменный
ток в постоянный.
• Однополупериодный
выпрямитель
Входное напряжение
t
-U
-U
t
Выходное напряжение
ВАЖНО ЗАПОМНИТЬ. Падение напряжения на диоде примерно 0.6 В

16. Двухполупериодный выпрямитель

• Эта схема часто называется диодным
мостом.
Входное напряжение
Выходное напряжение
Выпрямленные сигналы, полученные на предыдущем кадре и текущем
кадре нельзя считать сигналами постоянного тока. Много пульсаций. Их надо
сгладить или отфильтровать для получения линии близкой к прямой.

17. Двухполупериодный выпрямитель

• Альтернативное изображение диодного
моста.

18. Фильтрация в источниках питания

• Для фильтрации выходного сигнала
применяется конденсатор.
Емкость конденсатора подбирается
по условию
С
1
/
f
Rн
Определение напряжения пульсаций
для однополупериодного и
двухполупериодного выпрямителя
U I нагр. / fC
U I нагр. / 2 fC

19. Задача

• Разработайте схему двухполупериодного
выпрямителя, обеспечивающего на выходе
напряжение постоянного тока с амплитудой
10 В. Напряжение пульсаций не должно
превышать 0.1 В. Ток в нагрузке 10 мкА.
Выберете входное напряжение переменного
тока, учитывая что падение напряжения на
диоде составляет 0.6 В.

20. Схемы выпрямителей для источников вторичного питания

• Двухполупериодная мостовая схема

21. Схемы выпрямителей для источников вторичного питания

• Двухполупериодный однофазный
выпрямитель на основе трансформатора со
средней точкой.
Недостатком схемы является неэффективное использование трансформатора
, так как каждая половина вторичной обмотки используется только в
одном полупериоде. Ток в обмотке за этот интервал времени в 2 раза больше,
чем в простой двухполупериодной схеме.

22. Расщепление напряжения питания

• Двух полярное напряжение. Важно
соблюдать полярность конденсатора.
В каждом полупериоде вторичная обмотка трансформатора работает
на свое плечо моста и отдельный фильтр на конденсаторе

23. Выпрямители с умножением напряжения

• Удвоитель напряжения
Работа удвоителя очень похожа на работу обычного двухполупериодного
выпрямителя. Разница в том, что здесь выпрямитель в каждом из полупериодов
нагружен на свой конденсатор и заряжает его до амплитудного значения
переменного напряжения. Удвоенное выходное напряжение получается путём
сложения напряжения на конденсаторах.

24. Умножители напряжения

Известно большое количество схем позволяющих умножать входное
напряжение.

25. Понятие стабилизатора напряжения

• Путем увеличения емкости конденсатора можно уменьшить
пульсации сигнала, но емкости могут быть весьма габаритными.
• Даже если пульсации уменьшены, наблюдаются колебания
выходного напряжения, которые обусловлены колебаниями
входного сигнала или увеличением тока внешней нагрузки.
Поэтому в выходной цепи используется схема с обратной связью – стабилизатор,
который используя режим ШИМ поддерживает номинальный уровень выходного
напряжения

26. Схемы на диодах

• Подключение резервного источника
питания

27. Схемы на диодах

• Выделение фронта импульсов

28. Схемы на диодах

• Последовательные диодные ограничители
Диод пропускает только положительные участки напряжения. Но даже
при положительном входном воздействии ток начинает протекать только
тогда, когда амплитуда входного сигнала будет превышать напряжение
смещения 4.5 В.
Схемы на диодах
• Параллельные диодные ограничители.
0
0
0
0
0

30. Схемы на диодах

• Параллельные диодные ограничители

31. Схемы на диодах

• Двухсторонние ограничители.
+5В
0
0
1В
+4В

32. Схемы на диодах

• Амплитудный ограничитель

33. Схемы на диодах

• Диодная защита при коммутации
индуктивности.
РЕКОМЕДУЕМОЕ
РЕШЕНИЕ
При размыкании ключа индуктивность стремится сохранить ток между
Точками А и В за счет энергии магнитного поля. При этом разность
потенциалов на контактах переключателя может составить 1000 В. Это
Может привести в появлению электрической искры между контактами. СВАРКА!

34. ЗАДАЧИ

• Поясните как ведет себя схема
СХЕМА 1
?
Какая связь между схемами?
СХЕМА 2
?

35. Специальные типы диодов

• Стабилитрон (диод Зенера). Использует
обратную ветвь характеристики диода с
обратимым пробоем для стабилизации
напряжения.
Параметрический стабилизатор
Uвх=Uвых.стаб +Uрезистора

Устройство и принцип работы туннельного диода

Туннельный диод — высокопроводящий, сильно легированный диод на базе p-n перехода, в котором ток индуцируется из-за туннелирования.

Туннелирование или туннельный эффект — это явление проводимости в полупроводниковом материале, в котором носитель заряда «пробивает» барьер, а не поднимается через него.

Туннельный диод представляет собой сильно легированный диод на базе p-n перехода. Концентрация примеси в обычном диоде составляет около 1 части на 108. А в туннельном диоде концентрация примеси составляет около 1 части на 103. Из-за сильного легирования полупроводник проводит ток, как в прямом направлении, так и в обратном направлении. Это быстрое переключающее устройство. Он используется в высокочастотных преобразователях, компьютерах и усилителях.

Обозначение туннельного диода на схеме

Обозначение туннельного диода на электрических схемах показано на рисунке ниже. Катод и анод являются двумя выводами из полупроводникового материала. Материал р-типа притягивает электроны, и поэтому он называется анодом, в то время как материал n-типа испускает электроны и называется катодом.

Конструкция туннельного диода

Туннельный диод имеет два вывода, а именно анод и катод. Полупроводник p-типа действует как анод, а полупроводниковый материал n-типа действует как катод. Для изготовления туннельного диода используются арсенид галлия, германий и антимонид галлия.

Отношение пикового значения прямого тока к значению тока в долине максимально в случае германия и минимально при использовании кремния. Следовательно, кремний не используется для изготовления туннельного диода. Плотность легирования туннельного диода в 1000 раз выше, чем у обычного диода.

Вольт-амперная характеристика туннельного диода

При прямом смещении туннельная проводимость наступает в диоде из-за их сильного легирования. Ток в диоде достиг своего максимального значения I_P при подаче на него напряжения V_p. При дальнейшем увеличении напряжения ток через диод уменьшается. И он продолжает уменьшаться, пока не достигнет своего минимального значения. Это минимальное значение тока называется током впадины Iv.

Приведенный выше график показывает, что при переходе из точки А в точку В величина тока уменьшается с ростом напряжения. Итак, от A до B на графике показана область отрицательного сопротивления туннельного диода. Данная область показывает наиболее важное свойство диода. Здесь, в показанной области, туннельный диод отдает энергию, а не поглощает ее.

Принцип работы туннельного диода

Когда туннельный диод находится в состоянии равновесия, или мы можем сказать, что на диод не подается напряжение, в этом случае зона проводимости полупроводникового материала n-типа перекрывается с валентной зоной материала p-типа. Энергетические уровни дырок и электронов на стороне p и n соответственно остаются одинаковыми.

Когда температура повышается, электроны переходят от зоны проводимости n-области к валентной зоне p-области. Аналогично дырки, переходят от валентной зоны р-области до зоны проводимости n-области. Естественно, для туннельного перехода электрона через барьер из одной области в другую необходимо, чтобы по другую сторону барьера (место куда переходит электрон) имелось свободное состояние. Нулевой ток протекает через диод в состоянии равновесия.

Когда небольшое напряжение подается на туннельный диод, величина которого меньше напряжения в области обеднения, тогда электроны не пересекают область обеднения, и через диод протекает нулевой ток. Немногие электроны из n-области зоны проводимости туннелируются в p-область валентной зоны. Из-за туннелирования электронов небольшой прямой ток течет через область обеднения.

Когда на туннельный диод подается полное напряжение, создается определенное количество электронов и дырок. Увеличение напряжения увеличивает перекрытие проводимости и валентной зоны. Уровни энергии валентной зоны n-стороны и зоны проводимости p-стороны равны. Таким образом, через туннельный диод протекает максимальный ток.

Когда прикладываемое напряжение еще больше увеличивается, валентная зона и зона проводимость туннельного диода слегка смещаются. Но зона проводимости области n-типа и валентная зона области p-типа все еще перекрываются. Небольшой ток течет через диод, и, таким образом, ток начинает уменьшаться.

Если напряжение на проводнике сильно увеличивается, то туннельный ток падает до нуля. В этом состоянии зона проводимости n-стороны и валентная зона р-стороны не перекрывают друг друга, и туннельный диод ведет себя как обычный диод с PN-переходом. Если величина напряжения больше, чем контактная разность потенциалов, через диод течет прямой ток.

Понятие отрицательного сопротивления в туннельном диоде?

На графике выше показано, что между точкой Iv и Ip ток начинает уменьшаться, когда на него подается напряжение. Эта область графика называется областью отрицательного сопротивления. Это самая важная характеристика туннельного диода. В этой области туннельный диод генерирует энергию, а не поглощает ее.

Эквивалентная схема туннельного диода показана на рисунке ниже. Rs представляет сопротивление выводных клемм туннельного диода и полупроводникового материала. Оно примерно равно 5 Ом. Ls — индуктивность выводных клемм, и она почти равна 0,5 нГн. Cd — это диффузионная емкость перехода, и ее величина лежит в диапазоне от 5 до 100 пФ.

Преимущества и недостатки туннельного диода

Туннельный диод имеет низкую стоимость. У него низкий уровень шума, а его изготовление также очень просто. Диод дает быстрый отклик, и он умеренный в работе. Туннельный диод работает на малой мощности.

Недостатком туннельного диода является то, что выходное напряжение диода не является стабильным. Это двух контактное устройство, но его входные и выходные цепи не изолированы друг от друга.

Применение туннельного диода

Туннельный диод может использоваться в качестве усилителя и генератора для обнаружения малых высокочастотных сигналов или в качестве коммутатора. Это высокочастотный компонент, потому что он очень быстро реагирует на изменение значения входного сигнала.

Туннельный диод не получил слишком широкого применения, так как это слаботочное устройство.

Защитный диод принцип работы: описание, характеристики

Автор Почемучка На чтение 24 мин. Просмотров 605

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

Среди всего многообразия полупроводниковых приборов, наверное, самая большая семья у диодов. Диоды Шоттки, диоды Ганна, стабилитроны, светодиоды, фотодиоды, туннельные диоды и ещё много разных типов и областей применения.

Один из классов полупроводниковых диодов в нашей литературе называется ПОН (полупроводниковый ограничитель напряжения) или супрессор. В зарубежной технической литературе используется название TVS-диод (Transient Voltage Suppressor). Очень часто TVS-диоды называют по маркам производителей: TRANSIL, INSEL.

В технической литературе и среди радиолюбителей супрессор могут называть по-разному: защитный диод, ограничительный стабилитрон, TVS-диод, трансил, ограничитель напряжения, ограничительный диод. Супрессоры можно частенько встретить в импульсных блоках питания – там они служат защитой от перенапряжения питаемой схемы при неисправностях импульсного блока питания.

Рассмотрим, что же такое TVS-диод, его принцип действия, в каких схемах и для каких целей используется.

TVS-диоды были созданы в 1968 году в США для защиты промышленной аппаратуры от разрядов атмосферного электричества. В условиях эксплуатации электронных приборов как промышленного, так и бытового назначения большое значение придаётся защите этих приборов именно от природных электрических импульсов.

Очень часто возникают броски напряжения и на силовых трансформаторных подстанциях. В таких случаях бытовая техника выходит из строя сотнями. Поскольку на промышленных предприятиях комплексная защита имеется, а жилые дома в этом случае совершенно не защищены.

По некоторым данным потери связанные с выходом из строя и последующим ремонтом всей электронной аппаратуры в США составляют около $12 млрд. в год. Специалисты посчитали, что и в нашей стране потери соответствуют этой сумме.

Для защиты аппаратуры от воздействия электрических перенапряжений и был разработан класс полупроводниковых приборов называемых TVS-диоды или “супрессоры”. Иногда в разговоре можно услышать: диодный предохранитель.

Обозначение на схеме.

На принципиальных схемах супрессор (ака защитный диод) обозначается так (VD1, VD2 — симметричные; VD3 — однонаправленные).

Принцип работы супрессора (защитного диода).

У TVS-диодов ярко выраженная нелинейная вольт-амперная характеристика. Если амплитуда электрического импульса превысит паспортное напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя. То есть TVS-диод ограничит импульс напряжения до нормальной величины, а “излишки” уходят на корпус (землю) через диод. Более наглядно процесс выглядит на рисунке.

До тех пор пока не возникает угроза выхода из строя электронного прибора, TVS-диод не оказывает никакого влияния на работу техники. У этого полупроводникового прибора более высокое быстродействие по сравнению с ограничителями, которые использовались раньше.

Предохранительные диоды выпускаются как несимметричные (однонаправленные), так и симметричные (двунаправленные). Симметричные могут работать в цепях с двуполярными напряжениями, а несимметричные только с напряжением одной полярности. Ещё одна типовая схема подключения (для двунаправленного диода).

Для однонаправленного супрессора схема выглядит чуть по-другому.

В случае повышения входного напряжения прибор за очень короткое время уменьшает своё сопротивление. Ток в цепи резко возрастает и происходит перегорание предохранителя. Поскольку супрессор срабатывает очень быстро, то оборудованию не наносится вреда. Отличительной чертой TVS-диодов является очень короткое время реакции на превышение напряжения. Это одна из «фишек» защитных диодов.

Основные электрические параметры супрессоров.

U проб. (В) – значение напряжения пробоя. В зарубежной технической документации этот параметр обозначается как V_BR (Breakdown Voltage). Это значение напряжения, при котором диод резко открывается и отводит опасный импульс тока на общий провод («на землю»).

I обр. (мкА) – значение постоянного обратного тока. Это значение максимального обратного тока утечки, который есть у всех диодов. Он очень мал и практически не оказывает никого влияния на работу схемы. Иное обозначение – I_R (Max. Reverse Leakage Current). Так же может обозначаться как I_RM.

U обр. (В) – постоянное обратное напряжение. Соответствует англоязычной аббревиатуре V_RWM (Working Peak Reverse Voltage). Может обозначаться как V_RM.

U огр. имп. (В) – максимальное импульсное напряжение ограничения. В даташитах обозначается как V_CL или V_C – Max. Clamping Voltage или просто Clamping Voltage.

I огр. мах. (А) – максимальный пиковый импульсный ток. На английский манер обозначается как I_PP (Max. Peak Pulse Current). Данное значение показывает, какое максимальное значение импульса тока способен выдержать супрессор без разрушения. Для мощных супрессоров это значение может достигать нескольких сотен ампер!

P имп. (Ватт) – максимальная допустимая импульсная мощность. Этот параметр показывает, какую мощность может подавить супрессор. Напомним, что слово супрессор произошло от английского слова Suppressor, что в переводе означает «подавитель». Зарубежное название параметра Peak Pulse Power (P_PP).

Значение максимальной импульсной мощности можно найти перемножением значений U огр. имп. (V_CL) и I огр. мах. (I_PP).

Вольт-амперные характеристики симметричного и несимметричного TVS-диода выглядят следующим образом.

ВАХ однонаправленного защитного диода (супрессора)

ВАХ двунаправленного супрессора

Большим минусом этих диодов можно считать большую зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно рассматривается работа TVS-диода при подаче на него импульса с минимальным временем нарастания порядка 10 микросекунд и малой длительностью.

Например, при длительности импульса 50 микросекунд диод типа SMBJ 12A выдерживает импульсный ток, превышающий номинальный почти в четыре раза.

Диоды выпускаются в корпусе DO-201.

Размеры указаны в дюймах и миллиметрах (в скобках). Несимметричные супрессоры имеют на корпусе цветное маркировочное кольцо, которое расположено ближе к катодному выводу.

На корпусе указана маркировка защитного диода, в которой зашифрованы его основные параметры.

Диоды TRANSIL TM фирмы THOMSON широко используются для защиты автомобильной электроники от перенапряжений. Самым сильным источником электрических импульсов является система зажигания. Для защиты автомобильного музыкального центра достаточно одного диода TRANSIL TM .

Двунаправленные диоды TRANSIL TM 1.5КЕ440СА с успехом применяются для защиты бытовой электронной аппаратуры в сетях 220 вольт. Их применение наиболее эффективно для защиты объектов, которые подключены к воздушным линиям. В этом случае будет защита и от атмосферных электрических импульсов и от импульсных перенапряжений по цепям питания.

В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENT(GI) изготавливает диоды GSI. Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor ( подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов.

Окружающая среда, в которой мы живем, загрязнена огромным количеством помех, значительную часть которых создают так называемые переходные процессы. Данные процессы возникают при отключении емкостной или индуктивной нагрузки.

В особенности большие перенапряжения опасны для электронных компонентов. Для подавления таких перенапряжений были разработаны компоненты типа TRANSIL и TVS – защитные диоды, называемые «супрессорами».

Первое производство таких защитных диодов было организованно в 60е годы, на ирландском заводе GSI. Вскоре подобные диоды начала выпускать фирма SGS-Thomson под торговой маркой TRANSIL и TRISL.

В настоящее время электротехнический гигант GENERAL INSTRUMENT(GI) изготавливает диоды GSI. Защитные диоды производства фирмы GI имеют обозначение TVS — Transient Voltage Supressor ( подавитель напряжений переходных процессов). TVS и TRANSIL — это различные коммерческие названия одних и тех же диодов.

Диоды изготавливаются в однонаправленном и в двунаправленном исполнениях. На рис.1 схематически изображены симметричные и несимметричные диоды TRANSIL.

Рис.1. Обозначение симметричных (VD1, VD2) и несимметричного(VD3) диодов.

Однонаправленное исполнение (несимметричные супрессоры) применяют для подавления перенапряжений только одной полярности, таким образом диоды TRANSIL данного типа включаются в контур с учетом полярности.

Несимметричные супрессоры используются в сети питания постоянным током. Двунаправленные диоды TRANSIL (симметричные диоды) предназначены для подавления перенапряжений обеих полярностей и используются в сети питания переменного тока и всегда включаются параллельно защищаемому оборудованию.

Такой супрессор может быть составлен из двух однонаправленных диодов TRANSIL путем их встречно-последовательного включения.

Если сравнивать с варисторами, используемыми также для подавления перенапряжений, данные диоды являются более быстродействующими. Время срабатывания супрессоров составляет несколько пикосекунд.

К недостаткам диодов данного типа следует отнести зависимость максимальной импульсной мощности от длительности импульса. Обычно защитные диоды супрессоры используются при таком режиме работы, когда на вход подаются импульсы с минимальным временем нарастания (около 10 мкс) и небольшой длительности.

Основные параметры диодов TRANSIL :

I_pp — пиковый импульсный ток (Peak Puls Current) -пиковый ток в рабочем режиме.
V_f— прямое напряжение ( Forward Voltage) — напряжение в прямом направлении. Аналогично обычным диодам оно составляет 0,7 В.
I_f — прямой ток ( Forward Current) — максимальный пиковый ток в прямом направлении.

Принцип работы супрессора:

Супрессоры имеют нелинейную вольтамперную характеристику. При превышении амплитуды электрического импульса максимального напряжение для конкретного типа диода, то он перейдёт в режим лавинного пробоя.

При поступлении на вход электрического импульса, диод ограничивает данный импульс напряжения до допустимой величины, а “излишки” энергии отводятся через диод на «землю». Более наглядно процесс выглядит на рисунке 2.

Рис.2. Принцип работы защитного диода.

На практике при возникновении импульса перенапряжения всегда происходит ограничение, причем вероятность возникновения сбоя в работе минимально.

На случай, если ожидается появление больших перенапряжений в следствии малого импеданса, в цепь рекомендуется включить предохранитель.

Супрессоры характеризуются хорошим быстродействием, то есть время срабатывания данных диодов мало, что является одной из главных причин их широкого использования.

На рисунке 3 представлены схемы включения диодов TRANSIL с предохранителем.

Рис.3. Схемы включения защитных диодов с предохранителем (а — симметричного. б — несимметричного).

Применение:

Супрессоры специально предназначены для защиты от перенапряжений электронного оборудования автомобилей, цепей телекоммуникации и передачи данных, защиты мощных транзисторов и тиристоров и т д.

Широко применяются такие диоды в импульсных источниках питания. Диоды TRANSIL удобно использовать как для защиты биполярных так и МОП-транзисторов. Супрессоры можно использовать для защиты как управляющего электрода МОП-транзисторов, так и для защиты самого p-n перехода.

При этом стоит всегда учитывать характер импульсов перенапряжения — однократные или периодические.

ExpoElectronica 2020. 23-я международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих

Минпромторг РФ представил стратегию развития микроэлектроники до 2030 года.

Изменения в ФЗ «Об обеспечении единства измерений»

ЭкспоЭлектроника 2019 — 22-я международная выставка электронных компонентов, модулей и комплектующих

Международная выставка Electronica 2018 прошла с 13 по 16 ноября в Мюнхене (Германия)

Конференция «Испытания ЭКБ. Возможности и проблемы»

Когда в прибор от источника питания поступает импульс перенапряжения, TVS-диод ограничивает его, оставляя только допустимое значение напряжения. Оставшаяся в результате ограничительной работы защитного полупроводника «сверхэнергия» отводится через заземление.

Особенности приборов

TVS-диоды отличаются высоким показателем быстродействия. Время срабатывания настолько невелико, что импульсы некачественного тока не успевают проникнуть вглубь оборудования. Защитные диоды могут устанавливаться на платы как обычным методом – в отверстия, так и методом поверхностного монтажа. Это позволяет использовать их в самых разных электронных устройствах.

Защитный диод — гость нашего обзора полупроводников.

Защитный диод — гость нашего обзора полупроводников.

Мощность помех, влияющих на уровень напряжения в приборе, может быть различна. Для противостояния высокоэнергетическим импульсам возможно применение газовых разрядников и защитных тиристоров. Чтобы обезопаситься от средне- и маломощных воздействий больше подойдут защитные диоды и варисторы.Читать далее

Вступите в группу, и вы сможете просматривать изображения в полном размере

Ограничительные диоды серии 1.5KE обеспечивают высокую защиту от перенапряжения в диапазоне напряжений от 6.8 до 440 вольт и пиковой рассеиваемой мощностью 1500 Вт.
Диоды предназначены для защиты чувствительного электронного оборудования от переходных процессов напряжения вызванных молнией и другими событиями переходного напряжения.
Цветной полосой обозначен вывод катода, кроме двунаправленных диодов.
Масса стабилитрона не более 1,0 г.
Тип корпуса: DO-201.
Диапазон рабочих температур: от -65 …+175°C.

Ограничительные диоды серии 1.5KE обеспечивают высокую защиту от перенапряжения в диапазоне напряжений от 6.8 до 440 вольт и пиковой рассеиваемой мощностью 1500 Вт.
Диоды предназначены для защиты чувствительного электронного оборудования от переходных процессов напряжения вызванных молнией и другими событиями переходного напряжения.
Цветной полосой обозначен вывод катода, кроме двунаправленных диодов.
Масса стабилитрона не более 1,0 г.
Тип корпуса: DO-201.
Диапазон рабочих температур: от -65 …+175°C.

Особенности ограничительных диодов:

1. Пластиковые материалы UL классификация воспламеняемости 94 V-0.
2. Отвечает экологическим стандартам MIL-STD 19500.
3. Перегрузочная способность: 1500 Вт.
4. Отличные ограничительные возможности.
5. Низкое сопротивление стабилитрона.
6. Быстрое время отклика.
7. Высокая температура пайки: 250°C в течение 10 секунд.

Цепочки подобного рода иногда бывают сразу включены в интегральную микросхему еще на стадии проектирования ее кристалла, либо ставятся в схему позже, на этапе разработки узла, блока или всего устройства. Защитные двухдиодные сборки выпускаются и в виде готовых микроэлектронных компонентов в трехвыводных транзисторных корпусах.

Область применения диодов не ограничивается только выпрямителями. На самом деле эта область очень широка. В числе прочего диоды используются и для защитных целей. Например для защиты электронных устройств при их ошибочном включении неправильной полярностью, для предохранения входов различных схем от перегрузки, для предотвращения пробоев полупроводниковых ключей от импульсов ЭДС самоиндукции, возникающих в моменты отсоединения индуктивных нагрузок и т. д.

С целью защиты входов цифровых и аналоговых микросхем от перегрузок по напряжению, применяют цепочки из двух диодов, которые подключают в обратном направлении к шинам питания микросхемы, а средняя точка диодной цепочки соединяется с защищаемым входом.

Если на вход схемы подается нормальное напряжение, то диоды пребывают в закрытом состоянии, и почти никак не влияют на работу микросхемы и схемы в целом.

Но как только потенциал защищаемого входа выйдет за пределы напряжения питания, один из диодов перейдет в проводящее состояние и станет шунтировать данный вход, ограничивая таким путем разрешенный потенциал входа значением питающего напряжения плюс прямое падение напряжения на диоде.

Цепочки подобного рода иногда бывают сразу включены в интегральную микросхему еще на стадии проектирования ее кристалла, либо ставятся в схему позже, на этапе разработки узла, блока или всего устройства. Защитные двухдиодные сборки выпускаются и в виде готовых микроэлектронных компонентов в трехвыводных транзисторных корпусах.

Если диапазон защитного напряжения необходимо расширить, то вместо подключения к шинам с потенциалами питания, диоды подключают к точкам с другими потенциалами, которые обеспечат требуемый разрешенный диапазон.

На длинных проводных линиях возникают порой мощные помехи, например от грозовых разрядов. Для защиты от них могут потребоваться более сложные схемы, содержащие не только два диода, но и резисторы, разрядники, конденсаторы и варисторы.

При отключении индуктивной нагрузки, например обмотки реле, дросселя, электромагнита, электродвигателя или магнитного пускателя, по закону электромагнитной индукции — возникает импульс ЭДС самоиндукции.

Как известно, именно ЭДС самоиндукции оказывает препятствие уменьшению тока через любую индуктивность, стремясь как-бы поддержать ток через нее неизменным. Но в момент когда источник тока от катушки отключается, магнитное поле индуктивности должно куда-то рассеять свою энергию, величина которой равна

Так вот, как только индуктивность отключается, она сама превращается в источник напряжения и тока, а на закрытом ключе в этот момент возникает напряжение, значение которого может быть опасным для ключа. Для полупроводниковых ключей это чревато пробоем самого ключа, ибо энергия будет быстро и с очень высокой мощностью рассеиваться на ключе. Для механических же выключателей последствиями могут быть искрение и обгорание контактов.

В силу своей простоты, диодная защита очень широко распространена, и позволяет защищать различные ключи, взаимодействующие с индуктивной нагрузкой.

Для защиты ключа с индуктивной нагрузкой, диод включается параллельно катушке в таком направлении, чтобы когда по катушке изначально течет рабочий ток, диод был бы заперт. Но как только ток в катушке отключается, возникает ЭДС самоиндукции, которая имеет полярность противоположную ранее приложенному к индуктивности напряжению.

Данная ЭДС самоиндукции отпирает диод, и теперь ток, который в предыдущий момент был направлен через индуктивность, движется уже через диод, а энергия магнитного поля рассеивается на диоде либо на снабберной цепи, в которую он включен. Таким образом коммутирующий ключ не будет поврежден чрезмерным напряжением, приложенным к его электродам.

Когда защитная схема включает в себя лишь один диод, напряжение на катушке окажется равно величине прямого падения напряжения на диоде, то есть в районе от 0,7 до 1,2 вольт, в зависимости от величины тока.

Но поскольку напряжение на диоде в этом случае мало, ток станет спадать медленно, а для того чтобы ускорить выключение нагрузки, может понадобиться применение более сложной защитной схемы, включающей не только диод, но и последовательно диоду — стабилитрон, либо диод с резистором или варистором – полноценную снабберную цепочку.

Сделайте небольшой донат на развитие сайта «Школа для электрика»!

Рис. 1. Характеристики импульсов тока, вызванных:
а) грозовым разрядом;
б) электростатическим разрядом

Самые распространенные причины перенапряжений — грозовые и статические разряды.

Для испытания электротехнической аппаратуры на устойчивость к воздействию данных факторов применяют IEC 61000 — наиболее признаваемый в настоящее время международный стандарт, определяющий уточненные параметры тестовых сигналов. Их характеристики были получены в результате многочисленных измерений с использованием общепринятых методов мониторинга. На рис. 1 приведены типовые формы импульсов, соответствующие грозовым (стандарт IEC 61000-4-5) и электростатическим (IEC 61000-4-2) разрядам.

Рис. 1. Характеристики импульсов тока, вызванных:
а) грозовым разрядом;
б) электростатическим разрядом

Таблица 1. Сравнение параметров специализированных приборов защиты от перенапряжений

УЗИП-СИ относятся к слаботочным линиям с рабочим током до 5 А и напряжением до 170 В (цифро-аналоговая телефония, локальные вычислительные сети, промышленные сети передачи данных и управления и т.д.) Слаботочные линии в сравнении с силовыми гораздо сильнее подвержены воздействию импульсных перенапряжений, особенно наведённых (индуктивных). Поэтому защите оборудования по этим линиям требуется уделять особое внимание.

Особенности УЗИП-СИ

УЗИП-СИ относятся к слаботочным линиям с рабочим током до 5 А и напряжением до 170 В (цифро-аналоговая телефония, локальные вычислительные сети, промышленные сети передачи данных и управления и т.д.) Слаботочные линии в сравнении с силовыми гораздо сильнее подвержены воздействию импульсных перенапряжений, особенно наведённых (индуктивных). Поэтому защите оборудования по этим линиям требуется уделять особое внимание.

Тут сразу необходимо отметить, что данные УЗИП применяются и как средства защиты от прямых и косвенных последствий грозовых разрядов систем вторичного питания промышленного оборудования. Подбираются такие УЗИП по рабочему напряжению и номинальному току линии.

Защитные диоды в схеме УЗИП обеспечивают вторую ступень защиты, первую же обеспечивают газонаполненные разрядники (см. раздел «Исполнение и конструкция УЗИП»).

Так как время срабатывания разрядников существенно больше времени срабатывания супрессоров (до 100 наносекунд), то необходимо производить их согласование (рис.5), посредством внедрения в схему согласующих линейных (резистор) и нелинейных элементов (супрессор).

FV1 – разрядник газовый трёхвыводной, R1-R2 – линейный согласующий элемент,

Рисунок 5 – Схема УЗИП информационно-коммуникационных цепей серии с согласующими элементами

УЗИП-СИ в цепь подключаются последовательно, в отличии от УЗИП-НС, как правило подключаемые в цепь параллельно. В зависимости от конструкции, схемы и применяемых компонентов, УЗИП имеют ограничения по номинальному току (т.е. допустимому току в цепи) и неизбежно вносят различные дополнительные влияния в коммуникационные линии, такие как: активное сопротивление, индуктивность и паразитную ёмкость. Подобные влияния следует минимизировать.

На рисунке 6 приводится пример разделения защищаемого промышленного объекта на несколько зон, где кабели электропитания (поз.1), информационно-коммуникационные кабели (поз.2), проводники (поз.4) и элементы (поз.5) системы уравнивания потенциалов, а также другие металлические коммуникации должны входить в Зону 1 в одной точке и своими экранными оболочками или металлическими частями подключаться к ГЗШ (поз.6) на границе раздела Зон 0a — 0b и Зоны 1.

Рисунок 6 – Разделение объекта на зоны

Монтаж УЗИП

Выбор соответствующего УЗИП – работа ответственная, решив которую, требуется приходить к следующему этапу – монтажу УЗИП на объекте.

Корректность монтажа УЗИП способствует отсутствию проявления взаимных наводок импульсов с одних проводов на другие при эксплуатации.

Одним из важных факторов монтажа является грамотная прокладка проводников, т.е. не следует прокладывать в одном кабельном канале проводники защищаемой УЗИП линии и проводники прочих нагрузок (рис. 7). Неграмотная прокладка проводников может примести к появлению посторонних импульсов в защищаемой цепи из-за появления между линиями взаимной индукции, что приводит к снижению эффективности применения УЗИП.

Рисунок 7 – Некорректные способы прокладки проводников

УЗИП подключаются параллельно или последовательно защищаемого оборудования и представляют собой корпус со сменными модулями или монолитную конструкцию с установкой на DIN-рейку, на стену, в патч-панель.

Установку УЗИП следует производить максимально близка к защищаемому оборудованию, чтобы исключить возможность воздействия колебаний или блуждающих волн, вызванных разрядными импульсами.

Во взрывоопасных зонах УЗИП следует устанавливать в специальные взрывозащищенные короба или применять специальные УЗИП, корпуса которых обеспечивают требуемый уровень взрывозащиты.

Исполнение и конструкция УЗИП

УЗИП является комплектным устройством с собственными средствами присоединения (клеммами) и содержит по крайне мере один нелинейный элемент.

Дополнительно УЗИП включают в себя индикаторы состояния, разъединители, плавкие предохранители, катушки индуктивности, резисторы, конденсаторы и другие элементы.

УЗИП для силовых цепей изготавливаются из оксидно-цинковых варисторов, разрядников или их комбинаций. 90% стоимости УЗИП составляют именно эти элементы. УЗИП для информационно-коммуникационных сетей изготавливаются с использованием тех же разрядников и лавинных диодов.

Все варисторы в исполнении на DIN-рейку оснащены тепловой защитой, предназначенной для отключения варистора от сети при его недопустимом перегреве (при этом по локальной механической индикации можно определить, что варистор вышел из строя).

Рисунок 8 – Варисторы. Виды исполнений

Разрядники срабатывают медленнее, нежели варисторы, поэтому их устанавливают между проводниками N и PE на малые значения пробивного напряжения, так как в нормальном режиме напряжение между проводниками N и PE отсутствует вовсе.

Среди новых поступлений продукции компании STMicroelectronics — двунаправленный ограничитель напряжения (TVS-диод) типа 1.5KE75CA, обеспечивающий защиту оборудования от импульсных помех с пиковой мощностью до 1500Вт и напряжением срабатывания 75В.

На склад поступили компоненты фирмы STMicroelectronics.

Среди новых поступлений продукции компании STMicroelectronics — двунаправленный ограничитель напряжения (TVS-диод) типа 1.5KE75CA, обеспечивающий защиту оборудования от импульсных помех с пиковой мощностью до 1500Вт и напряжением срабатывания 75В.

Ограничитель выполнен в корпусе DO-201 в виде цилиндра длиной 9 мм и диаметром 5 мм с выводами длиной 25 мм.

Защита электронных приборов и устройств от перенапряжений, вызванных различными помехами и обстоятельствами, является одной из основных задач при разработке электроники.

TVS включается параллельно защищаемой нагрузке. В нормальных условиях он находится под обратным смещением и практически не влияет на работу схемы. При возникновении высоковольтного импульса происходит обратимый пробой диода. Благодаря этому входное напряжение ограничивается на уровне напряжения пробоя.

TVS-диоды бывают как однонаправленные, так и двунаправленные. Последние ограничивают величину импульсов обеих полярностей и ставятся на линиях с двуполярным сигналом.

TVS-диоды отличаются от обычных диодов и стабилитронов следующими качествами:

• минимальный уровень обратных токов при отсутствии помех, чтобы не влиять на работу остальной части схемы;
• минимальное время срабатывания для подавления быстрых помех;
• максимальный уровень рассеиваемой мощности для подавления мощных помех.

Принцип работы защитного диода основан на применении обратимого пробоя. Если к TVS приложить напряжение амплитудой больше определенного уровня VBR (напряжение пробоя), начнется пробой с лавинообразным увеличением носителей. Ток, проходящий через диод, практически неограниченно возрастает, а напряжение почти не изменяется. В итоге происходит ограничение входного напряжения. Таким образом, TVS-диод ограждает элементы схемы прибора от воздействия повышенного напряжения.

Основным параметром стабилитронов является напряжение стабилизации, стабилитроны имеют различные напряжения стабилизации, например 3в, 5в, 8.2в, 12в, 18в и т.п.

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.

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.

Диоды

Обозначаются на схемах вот так:

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.

Диодный мост представляет собой 4 диода, которые подключаются последовательно, причем два диода из этих четырех включены встречно, посмотрите на рисунки ниже.

Именно так и обозначается диодный мост, правда в некоторых схемах обозначают сокращенным вариантом:

подключаются к трансформатору, на схеме это будет выглядеть вот так:

Диодный мост предназначен для преобразования, чаще говорят для выпрямления переменного тока в постоянный. Такое выпрямление называется двухполупериодным. Принцип работы диодного моста заключается в пропускании положительной полуволны переменного напряжения положительными диодами и обрезании отрицательной полуволны отрицательными диодами. Поэтому на выходе выпрямителя образуется немного пульсирующее положительное напряжение с постоянной величиной.

Для того, чтобы этих пульсаций не было, ставят электролитические конденсаторы. после добавления конденсатора напряжение немного увеличивается, но отвлекаться не будем, про конденсаторы можете почитать здесь.

Диодные мосты применяют для питания радиоаппаратуры, применяются в блоках питания и зарядных устройствах. Как уже говорил, диодный мост можно составить из четырех одинаковых диодов, но продаются и готовые диодные мосты, выглядят они вот так:

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.

Стабилитроны на схемах обозначаются следующим образом:

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.

Обозначение на схемах:

Подробнее про светодиоды можно почитать здесь.

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.

Фото диоды (а так же фоторезисторы, фототранзисторы) можно сравнить с солнечными батареями. Обозначаются на схемах так:

Источники

Источник — http://go-radio.ru/supressor.html
Источник — http://reom.ru/stati/409/
Источник — http://solo-project.com/articles/2/supressor-dlya-chego-nuzhen-kak-rabotaet.html
Источник — http://subscribe.ru/group/zapiski-elektrika/12706511/
Источник — http://eandc.ru/news/detail.php?ID=27560
Источник — http://electricalschool.info/electronica/2244-kak-rabotaet-diodnaya-zaschita.html
Источник — http://emc-e.ru/passivnye-komponenty/zashhitnye-tvs-ustrojstva/
Источник — http://www.radarmaster.ru/info/stati/uzip-kak-neobhodimost-chast-2/
Источник — http://www.promelec.ru/news/2395/
Источник — http://cxem.net/beginner/beginner97.php

диод | Принцип работы | Конструкция

Определение: Диод — это простейший полупроводниковый компонент. Он состоит всего из двух частей из разных полупроводниковых материалов. Тем не менее, диоды можно встретить почти во всех электронных схемах.

Принцип работы диода

Его функция заключается в том, чтобы пропускать электрический ток в одном направлении, но предотвращать течение в противоположном направлении. Это очень важное и полезное свойство. Эта функция аналогична обратному клапану в гидравлике.

Обратный клапан, изображенный на , рис. 1а, открывается, когда давление в левой части трубы больше, чем в правой части, но предотвращает прохождение любой жидкости из правой стороны влево. Применение обратного клапана множество; например, на входе трубы в колодец, соединенный с насосом, используется обратный клапан, чтобы предотвратить обратный ток воды в колодец ( Рис. 1b ).

Также для защиты насоса от высокого давления в нерабочем состоянии на его выходе может быть установлен обратный клапан.

Точно так же в электронных схемах диоды могут использоваться для защиты устройства от обратного тока, если такая возможность существует.

Диод обеспечивает короткое замыкание устройства, что облегчает прохождение тока. Чаще всего диод применяется в выпрямителях .

Рисунок 1 Обратный клапан, допускающий поток только в одном направлении. (a) Если давление справа превышает давление слева, клапан закрывается.(b) Если насос, подающий воду, останавливается, вода не может вернуться.

Диод — простейший полупроводниковый компонент.

Конструкция диода

PN-переход образуется, когда материал N-типа и материал P-типа соединяются вместе. Это сквозной процесс производства полупроводниковых материалов, который должен осуществляться в очень чистой среде, называемой чистой комнатой .

На рисунке 2 показаны материалы N-типа и P-типа вместе.PN-переход — это не физический объект, который можно купить; это просто внутренняя структура диодов , транзисторов и других полупроводниковых компонентов, где соединены материал P-типа и материал N-типа.

Там, где два типа материалов контактируют друг с другом, есть небольшая граница, где дырки (с положительным зарядом) притягивают электроны (с отрицательным зарядом). Когда привлеченные электроны собираются около этой границы, их отрицательные заряды накапливаются, а затем они отталкивают любой дополнительный электрон, притягиваясь к дыркам.

Точно так же , отверстия, также собранные на другой стороне границы, отталкивают любые другие отверстия, приближающиеся. Область, сформированная таким образом, называется областью истощения, также изображенной на рисунке 2.

Рисунок 2 PN-переход.

Область истощения: Область узкой ширины в полупроводниковом переходе только между материалами N-типа и P-типа.

Поток электронов и дырок в обедненную область продолжается до тех пор, пока они не уравновесят друг друга и не будет достигнуто состояние равновесия.В этом смысле обедненная область будет тоньше или толще, в зависимости от количества примесей при изготовлении PN-перехода.

Обратите внимание, что при изучении электроники, точно так же, как считается, что электрический ток возникает из-за потока электронов, иногда вместо этого рассматривается поток дырок. Для простоты термин «носитель» используется как причина тока. Таким образом, носителем могут быть электроны или дырки.

Носитель: Сущность (электроны или дырки), к которой можно отнести большую часть электрического тока в полупроводниковом приборе.

Например, , если 94% тока связано с движением электронов, а 6% связано с дыркой, то электроны являются носителем.

Прямое и обратное смещение в диоде

Когда PN-переход подключен к электричеству постоянного тока, есть две возможности: либо сторона P-типа подключена к положительной, а сторона N-типа подключена к отрицательной клемме, либо наоборот.

В первом случае , показанном на рис. 3a , сторона P PN-перехода положительна по отношению к стороне N.Эта конфигурация называется с прямым смещением , а переход называется с прямым смещением.

Случай, когда сторона P подключена к отрицательной клемме, а сторона N — к положительной клемме, называется с обратным смещением (а переход называется обратным смещением).

Как правило, одна сторона может быть более положительной (или менее отрицательной) по отношению к другой стороне. На основе этого определения внутри схемы любой PN-переход подключается либо в прямом, либо в обратном смещении.Это всегда так, и по соотношению напряжений можно определить, смещен ли какой-либо PN-переход в любой момент в прямом или обратном направлении.

Прямое смещение: Подача более положительного напряжения на сторону P-типа PN-перехода, чем на N-тип.

Обратное смещение: Противоположное прямому смещению: подключение стороны P-типа PN-перехода к менее положительному или более отрицательному напряжению, чем напряжение, подключенное к стороне N-типа.

Когда PN-переход смещен в прямом направлении , он является проводящим, потому что полярность цепи помогает току течь через соединение (см. , рис. 4a, ).Но в целом, когда PN-переход находится в обратном смещении , электроны отталкиваются при приближении к области истощения, и, таким образом, поток электричества блокируется, как показано на Рис. 4b .

Материалы N- и P-типа могут быть на основе кремния или германия. Кроме того, для легирования можно использовать различные легирующие примеси. В результате характеристики PN-переходов зависят от материалов, из которых они сделаны.

Доля примеси также имеет прямое влияние на толщину обедненной области и, таким образом, на свойства PN-перехода и устройства, использующего PN-переход.

Рисунок 3 Прямое (a) и обратное (b) смещение PN-перехода.

Рисунок 4 Проводимость в PN-переходе: (a) прямое смещение и (b) обратное смещение.

Свойства PN-перехода зависят от материалов и их пропорций, используемых при его изготовлении.

Характеристики и символ диода

Диод — это простейшее полупроводниковое устройство, состоящее только из одного PN перехода. Он имеет две клеммы для подключения к внешним цепям.

Диод может быть включен в цепь в конфигурации прямого или обратного смещения. Рисунок 5 иллюстрирует символ, а также физическую форму наиболее распространенных диодов.

Стрелка в символе показывает направление тока от положительного к отрицательному. Это текущее направление от стороны P к стороне N.

Сторона P диода называется анодом , а сторона N называется катодом .Находясь внутри схемы, для большинства приложений анод должен быть подключен к положительному выводу (или к более положительному напряжению), тогда как катод подключен к отрицательному выводу (или к менее положительному напряжению).

В физической форме, показанной на рисунке 5, сторона, обозначенная полосой, является катодом. Есть и другие физические формы диодов, особенно для более специфических диодов. На практике катод также можно определить по длине соединительных проводов.Разъем на катодной стороне всегда короче.

Анод: Положительный полюс в диоде и тиристоре.

Катод: Отрицательный вывод диода или аналогичных устройств, в отличие от анода.

На рисунке 6 показаны другие физические формы диодов. Также идентифицируются анодная и катодная стороны.

Рис. 5 Символ диода и наиболее распространенная физическая форма.

Рисунок 6 Диоды другой формы.

Для прямого смещения анод должен быть подключен к положительной стороне (положительной клемме или более положительному напряжению) в цепи.

Когда диод вставлен в цепь и смещен в прямом направлении, в зависимости от материала, из которого изготовлен диод (кремний или германий), на диоде возникает небольшое падение напряжения. Это связано с сопротивлением потоку электронов в результате образования обедненной области . Это падение напряжения необходимо учитывать при любом расчете тока через диод и его цепь.

Для кремниевого диода это падение напряжения составляет около 0,7 В, а для германиевого диода — около 0,3 В.

Диоды | Это работает | Обозначение

СОДЕРЖАНИЕ

• Определение
• Обозначение диода
• Важные особенности
• Техника смещения диодов

• 000

• 000 12 Важные типы применения диодов

  такие диоды?

  Определение диода:

  «Диод — это специальный электронный элемент с двумя электродами, которые называются анодом и катодом».

  Различные типы диодов s

  Большинство диодов изготовлено из полупроводников, таких как кремний, германий или селен.

  Как работает диод?
  Принцип работы диода:

  Основные характеристики диода — пропускать электрический ток только в одном направлении. Если катод заряжен отрицательно при напряжении, превышающем напряжение анода, через него начинает течь определенный ток, называемый «прямое прерывание».

  Когда катод заряжен + ve относительно анода, он не будет проводить никакого тока. Они могут работать как выпрямители, переключатели и ограничители.

  Перенапряжение прямого прерывания составляет приблизительно 0,6 В для кремния, 0,3 В для германия и 1 В для селена соответственно.

  В точке прямого разрыва, если аналоговый сигнал проходит через диод, форма сигнала неточна и искажается. Все генерируемые сигналы являются гармоническими и кратными от входной частоты.Обычно они генерируют сигналы на микроволновой частоте с правильным уровнем и полярностью приложения напряжения.

  Символ диода: Символ диода
  Важные характеристики диодов:
  • Диод представляет собой двухконтактный электронный компонент
  • Он имеет более низкое сопротивление в одном направлении и большее в другом направлении
  • Большинство диодов являются изготовлен из кремния
  • Падение напряжения при прямом смещении составляет примерно 0,7 вольт.
  • При обратном смещении область обедненного слоя будет увеличиваться.
  Различные типы диодов:
  1. Диод с P-N переходом —

  «Диод — это P-N переход с P-типом с одной стороны и N-типом с другой стороны» .

  2. Светоизлучающий диод (LED) —

  «Светодиод — это полупроводниковый источник света, который излучает свет, когда через него протекает ток».

  3.Фото диод —

  “ Это полупроводниковый диод с PN переходом, при воздействии света на него возникает разность потенциалов ”

  4. Диод Шоттки —

  46 Это соединение полупроводника с металлом. Когда-то известный как диод с горячей несущей ».

  5. Туннельный диод —

  « Полупроводниковый диод, который имеет отрицательное сопротивление из-за туннелирования».

  6. Варакторный диод —

  « Диод с изменяющейся внутренней емкостью при изменении обратного напряжения».

  7. Стабилитрон —

  « Диод особого типа, предназначенный для передачи тока в обратном направлении при приложении обратного напряжения».

  Какие бывают идеальные диоды?

  В идеальном диоде, когда он находится в прямом смещении, ток начинает свободно течь от устройства.В идеале обычно без падения напряжения при прямом смещении. Все остальные источники напряжения падают на резисторы цепи. При обратном смещении идеальный диод имеет нулевой ток и бесконечное сопротивление.

  Что такое практические диоды?

  В практическом диоде некоторые сопротивления позволяют протекать току при прямом смещении. Из-за наличия сопротивлений некоторая мощность рассеивается, когда ток начинает течь через прямое смещение.Когда он смещен в обратном направлении, из-за высокого сопротивления, которое он может проводить.

  Диод обычно является P-N переходом.

  1. Это барьерный потенциал. Чтобы решить эту проблему, приложив дополнительное напряжение к p-n переходу, он может быть проводящим.
  2. Таким образом, ток будет проходить через p-n переход, когда потенциал барьера не учитывается.
  3. Он состоит из двух металлических проводов и известен как p-n переход.
  4. Процесс подачи внешнего напряжения — это смещение канала.
  Прямое смещение:
  • Аккумулятор подключил клемму + ve к стороне p диода p-n перехода, а затем подключил клемму -ve к стороне n.
  • Если мы приложим внешнее напряжение, превышающее потенциальный барьер, он начнет пропускать ток.
  • Диод подключен к источнику постоянного напряжения (В)
  • Напряжение на диоде называется прямой характеристикой pn переходной диод
  • Никакой диодный ток не течет до тех пор, пока не будет достигнуто значение A, потому что внешнему напряжению V _f противостоит встроенное напряжение, значение которого равно 0.
  • Однако напряжение превышает значение A, и ток диода быстро уменьшается.
  • Если прямой ток является внешне обратным, он срезает ось напряжения в точке, из которой можно определить V _k
  Обратное смещение:
  • Если напряжение подается на диоды pn-перехода, клемма ve подключена к полупроводнику p-типа. Точно так же клемма + ve подключается к n-типу.
  • Отверстия со стороны p притягиваются к клемме -ve.В то время как свободные электроны с n-стороны притягиваются к положительному полюсу.
  • Обратное смещение увеличивается ступенчато, и наблюдается ток диода.
  • Когда обратное смещение увеличивается V _BR , обратный ток диода увеличивается очень быстро.
  Коммутационная способность диодов:

  При прямом смещении, когда приложено небольшое напряжение, диод проводит ток, превышающий напряжение отключения, известное как включенное состояние.

  При обратном смещении только источники тока с обратным смещением с обратным приложенным напряжением, которое меньше значения пробоя, известно как выключенное состояние

  В режиме переключения диод переключается из включенного состояния прямого смещения в выключенное состояние обратного смещения или наоборот.

  Применение диодов
  Выпрямление:

  Диод обычно действует как выпрямитель, превращая источник переменного тока в постоянный источник питания. Этого можно достичь, преграждая поток в одном направлении и проходя в другом направлении.

  Световое излучение:

  Светодиод обеспечивает гораздо более эффективный источник света. Лампы стоят больше, чем их аналоги от ламп накаливания, отчасти потому, что они требуют дополнительных схем управления для работы от сети переменного тока.

  Рассеивание индуктивной нагрузки:

  В этом приложении используются диоды. Когда индуктивная нагрузка отключена, накопленная энергия должна куда-то уходить. Без надлежащей защиты схемы накопленная энергия может привести к скачкам напряжения, которые могут вызвать дугу на переключателе и потенциально перегрузить транзистор. Эта конфигурация позволяет току рассеиваться через катушку индуктивности, и он возвращается в источник питания и защищает схему.

  Обнаружение и управление:

  Полупроводники могут легко генерировать электрические заряды на основе оптических эффектов.Как правило, эти устройства упакованы таким образом, что они блокируют свет, чтобы избежать непреднамеренной электрической активности. Фотодиоды созданы для оптимизации этого эффекта. Эти фотодиоды часто используются в инфракрасном спектре, например, в бытовых пультах дистанционного управления.

  Для получения дополнительных статей по электронике щелкните здесь

  О Сумали Бхаттачарья

  В настоящее время я инвестирую в сферу электроники и связи.
  Мои статьи сосредоточены на основных областях базовой электроники с очень простым, но информативным подходом.
  Я хорошо учусь и стараюсь быть в курсе всех последних технологий в области электроники.

  Давайте подключимся через LinkedIn —
  https://www.linkedin.com/in/soumali-bhattacharya-34833a18b/

  Принцип работы полупроводникового диода

  Принцип работы полупроводникового диода

  Мы знаем, что диод — это полупроводниковый прибор с двумя выводами, который проводит ток в основном в одном направлении.

  Диод имеет низкое сопротивление с одной стороны, где ток может легко проходить, и высокое сопротивление с другой, где ток не может проходить.Диод может действовать как переключатель.

  P-N переход — это простейшая форма полупроводникового диода, который ведет себя как идеальное короткое замыкание в состоянии прямого смещения, но размыкается в состоянии обратного смещения. Диод может преобразовывать переменный ток в постоянный, поэтому иногда его также называют выпрямителем.

  Принцип работы полупроводникового диода

  Из следующего рисунка мы можем сказать, что мы можем создать простой диод с PN переходом, легируя донорную примесь в одной части и акцепторную примесь в другой части кристаллического блока кремния или германия.

  Эти легирующие примеси создают PN переход в средней части блока, рядом с которым одна часть становится p-типа, а другая часть становится n-типом.

  Мы также можем создать пересечение PN, объединив p-тип (собственный полупроводник, легированный трехвалентным загрязняющим влиянием) и полупроводник n-типа (характерный полупроводник, легированный пятивалентным загрязнением) вместе с исключительной процедурой создания.

  Следовательно, это устройство с двумя компонентами: анодом p-типа и рамкой катода n-типа.Эти клеммы выведены наружу для внешнего подключения.

  Принцип работы полупроводникового диода

  N-типа имеют значительное количество свободных электронов и очень мало дырок. Но в P-типе он имеет высокую концентрацию дырок и очень мало свободных электронов. По этой причине свободный электрон со стороны n будет диффундировать в сторону p и рекомбинировать с присутствующими там дырками, оставляя неподвижные ионы на стороне n и создавая отрицательные неподвижные ионы на стороне p-типа диода.

  Таким образом, обнаружены положительные дающие частицы, присутствующие на стороне n-типа вблизи края перехода. Соответственно, были обнаружены частицы отрицательного акцептора, присутствующие на стороне p-типа вблизи края перехода.

  По этой причине количество положительных и отрицательных ионов будет накапливаться как на стороне n, так и на стороне p. Эта область образуется в обедненной области из-за наличия в ней свободного носителя.

  Из-за близости этих положительных и отрицательных ионов на PN-переходе диода создается статическое электрическое поле, называемое барьерным потенциалом.Он классифицируется как «барьерный потенциал», поскольку действует как препятствие и препятствует дальнейшей миграции зазоров и свободных электронов по переходу.

  Что такое диод? Конструкция и работа PN-диода

  Конструкция, работа, типы, VI характеристики, преимущества и применение диода

  Что такое диод?

  «Di» = два и « Ode» = электроды , то есть устройство или компонент, имеющий два электрода, а именно анод «+» (P) и катод «-» (N).

  Диод — это двухконтактное однонаправленное устройство силовой электроники. Полупроводниковый диод — первое изобретение в семействе устройств полупроводниковой электроники. После этого изобретается много типов диодов. Но сегодня наиболее часто используемым диодом является полупроводниковый диод.

  Обычно для изготовления диодов используется кремний. Но также используется другой полупроводниковый материал, такой как германий или арсенид германия.

  Диод пропускает ток только в одном направлении и блокирует ток в другом.Он предлагает низкое сопротивление (в идеале нулевое) в одном направлении и высокое сопротивление (в идеале бесконечное) в другом направлении.

  Символ диода
  Конструкция диода

  Есть два типа полупроводникового материала; Внутренний и внешний полупроводник. Собственный полупроводник — это чистый полупроводник, в котором дырка и электроны доступны в равном количестве при комнатной температуре. В обычном полупроводнике примеси добавляются для увеличения количества дырок или количества электронов.Эти примеси бывают трехвалентными (бор, индий, алюминий) или пятивалентными (фосфор, мышьяк, сурьма).

  Полупроводниковый диод состоит из двух слоев. Один слой сделан из полупроводникового слоя P-типа, а второй слой сделан из полупроводникового слоя N-типа.

  Если мы добавим трехвалентные примеси в кремний или германий, появится большее количество дырок, и это будет положительный заряд. Следовательно, этот слой известен как слой P-типа.

  Если мы добавим пятивалентные примеси в кремний или германий, появится большее количество электронов, и это будет отрицательным изменением.Следовательно, этот слой известен как слой N-типа.

  Диод формируется путем соединения полупроводников N-типа и P-типа вместе. Это устройство представляет собой комбинацию полупроводникового материала P-типа и N-типа, поэтому оно также известно как PN Junction Diode .

  Между слоями P-типа и N-типа образуется стык. Этот переход известен как PN-переход.

  Диод имеет два вывода; один вывод взят из слоя P-типа и известен как анод. Второй вывод взят из материала N-типа и известен как катод.

  На рисунке ниже показана основная конструкция диода.

  Работа диода

  В области N-типа электроны являются основными носителями заряда, а дырки — неосновными носителями заряда. В области P-типа дырки являются основными носителями заряда, а электроны — отрицательными носителями заряда. Из-за разницы концентраций основные носители заряда диффундируют и рекомбинируют с противоположным зарядом. Делает положительный или отрицательный ион.Эти ионы собираются на стыке. И этот регион известен как область истощения.

  Когда анодный вывод диода соединен с отрицательным выводом, а катод соединен с положительным выводом батареи, диод считается подключенным с обратным смещением.

  Аналогичным образом, когда анодный вывод соединен с положительным выводом, а катод соединен с отрицательным выводом батареи, диод называется подключенным с прямым смещением.

  Работа диода при обратном смещении

  Диод подключен с обратным смещением. В этом состоянии свободные электроны диффундируют в области P-типа и рекомбинируют с дырками. Это создаст отрицательные ионы. Точно так же дырки диффундируют в область N-типа и рекомбинируют с электронами. Это создаст положительные ионы.

  Схема подключения показана на рисунке ниже.

  Когда такое напряжение прикладывается к цепи, неподвижные ионы создают область истощения, как показано на рисунке выше.Ширина области истощения велика. Следовательно, ни дырка, ни электрон больше не пересекают переход.

  Он не может создать поток электронов или дырок, даже если он находится под номинальным напряжением. Следовательно, через диод невозможно протекать ток, и он ведет себя как разомкнутый переключатель.

  Здесь через цепь протекает очень небольшой ток. Этот ток известен как обратный ток насыщения или обратный ток утечки. Этот ток протекает за счет неосновных носителей заряда.Этого тока недостаточно для проведения диода.

  Если мы увеличим напряжение до обратного напряжения пробоя, неосновные носители заряда получат высокую кинетическую энергию и столкнутся с атомами. В этом состоянии количество ковалентных связей разорвано и огромное количество пары электрон-дырка порождает огромное количество протекающего тока.

  Из-за большой силы тока диод может выйти из строя. Следовательно, в общем случае диод не подключен с обратным смещением.

  Работа диода в состоянии прямого смещения

  Когда анод соединен с положительной клеммой батареи, а катод соединен с отрицательной клеммой батареи, анод является положительным по отношению к катоду.И говорят, что диод подключен с прямым смещением.

  Теперь постепенно увеличиваем напряжение питания. Если мы увеличим небольшое напряжение, основной носитель заряда не получит достаточной энергии, чтобы пересечь область обеднения.

  В условиях прямого смещения ширина обедненной области очень мала. Если мы увеличим напряжение больше, чем напряжение прямого переключения, основной носитель заряда получит достаточно энергии, чтобы пересечь область истощения.

  Для кремния напряжение прямого переключения равно 0.7 В, а для германия напряжение прямого переключения составляет 0,3 В.

  Когда напряжение питания увеличивается больше, чем это напряжение, большинство носителей заряда протекает через цепь, и диод становится проводящим.

  В этом режиме работы происходит очень небольшое падение напряжения. Это падение называется падением напряжения в открытом состоянии. Схема подключения этого режима показана на рисунке ниже.

  VI-характеристики диода

  VI-характеристика диода показывает соотношение между током диода и напряжением.Это график между напряжением и током, где напряжение находится по оси X, а ток — по оси Y.

  Принципиальная схема для получения характеристики VI диода показана на рисунке ниже.

  Характеристика разделена на две части;

  Когда напряжение не подается, ток, протекающий по цепи, равен нулю. Точка «О» показывает это состояние, при котором напряжение и ток равны нулю.

  Прямое смещение

  Когда материал или анод P-типа соединяется с положительной клеммой батареи, а материал или катод N-типа соединяется с отрицательной клеммой батареи, тогда диод подключается в прямое смещение.

  Приложенное напряжение регулируется переменным резистором. Приложенное напряжение постепенно увеличивается. Ток не будет течь до тех пор, пока напряжение не повысится. Потому что в этом состоянии напряжения недостаточно для перемещения носителя заряда из одного слоя в другой.

  Для кремния напряжение переключения составляет 0,7 В, а для германия — 0,3 В. Как только напряжение повышается выше этого уровня, напряжения достаточно для перемещения носителя заряда от одного носителя к другому.А из-за прохождения заряда через диод может течь ток.

  Как показано в характеристиках, часть OP является нелинейной частью. Это показывает начальный период, когда напряжение ниже напряжения прямого переключения. Здесь ток очень маленький.

  Часть PQ показывает, когда напряжение больше, чем напряжение прямого переключения. И в этом состоянии ток увеличивается линейно.

  В этом состоянии диод работает как замыкающий переключатель, позволяя току течь.Для идеального диода сопротивление в открытом состоянии равно нулю, и он ведет себя как чистый проводник.

  Обратное смещение

  При обратном смещении материал или катод N-типа соединяется с отрицательной клеммой батареи. Этот тип подключения известен как подключение с обратным смещением.

  В этом состоянии напряжение постепенно увеличивается с помощью переменного резистора. Но этого напряжения недостаточно, чтобы вызвать протекание тока.

  Поскольку соединение, созданное между слоями P-типа и N-типа, имеет обратное смещение, и в этом состоянии ширина обеднения велика.Следовательно, номинального напряжения недостаточно для движения носителя заряда.

  Следовательно, ток через диод не протекает. Кривая в этом режиме — OA. Как показано на графике, из-за неосновных носителей заряда будет протекать очень небольшой ток, этого тока недостаточно для включения диода.

  Когда приложенное напряжение больше, чем напряжение обратного пробоя, будет течь большой ток из-за лавинного пробоя. Эта часть обозначена на графике буквой AB.

  Типы диодов

  Существуют разные типы диодов, и мы очень подробно объяснили каждый тип диода в предыдущем посте. Вы можете обратиться к статье о 24 типах диодов.

  Преимущества диодов

  Есть некоторые преимущества диодов с PN переходом по сравнению с вакуумными диодами.

  • Маленький размер
  • Требуется меньше места
  • Низкий вес
  • Самый надежный в эксплуатации
  • Низкое энергопотребление
  • Увеличенный срок службы и эффективность
  • Низкое внутреннее сопротивление
  • Простота установки и обслуживания
  • Простая конструкция и strong
  • низкая стоимость и простота доступности
  Применение диодов

  Диоды используются в различных приложениях в силовой электронике.Диод представляет собой однонаправленное устройство с двумя выводами, которое позволяет пропускать ток только в одном направлении и блокирует ток в другом направлении. Благодаря этой характеристике диод используется в таких приложениях, как;

  • Выпрямитель
  • Схема умножителя напряжения
  • Ограничитель перенапряжения
  • Схема ограничителя и фиксатора
  • Схема защиты от обратного тока
  • Цифровые логические вентили
  • Используется в солнечных панелях для предотвращения протекания тока в обратном направлении и используется для обхода солнечной пластины.
  • Он также используется для модуляции и демодуляции сигналов связи.

  Есть много других типов диодов, которые сделаны для нескольких типов диодов, таких как;

  • Фотодиод используется для преобразования энергии фотонов в электрическую.
  • Светоизлучающий диод используется для освещения.
  • Стабилитрон используется как схема регулятора напряжения.
  • В ВЧ цепи используется туннельный диод.
  • Диод переменной емкости используется для настройки.

  Связанные сообщения:

  Принцип работы и характеристики стабилитронов

  Стабилитроны — это диоды, которые действуют как регуляторы. Используя состояние обратного пробоя PN-перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, в то время как напряжение остается неизменным.

  Каталог
  

  I Принцип стабилитронов

  Стабилитроны — это диоды, которые действуют как стабилизаторы. Используя состояние обратного пробоя PN перехода, ток стабилитронов можно изменять в широком диапазоне, при этом напряжение остается неизменным.Этот диод представляет собой полупроводниковый прибор с очень высоким сопротивлением вплоть до критического напряжения обратного пробоя. В этой критической точке пробоя обратное сопротивление снижается до очень небольшого значения. В этой области с низким сопротивлением ток увеличивается, а напряжение остается постоянным. Стабилитрон разделен на пробивное напряжение. Из-за этой характеристики стабилитрон в основном используется в качестве регулятора напряжения или опорного элемента напряжения. Стабилитроны могут быть подключены последовательно для использования при более высоких напряжениях, а более стабильные напряжения могут быть получены путем последовательного подключения.

  Прямая характеристика характеристической кривой вольт-ампер стабилитрона аналогична характеристике обычного диода. Обратной характеристикой является то, что когда обратное напряжение ниже, чем обратное напряжение пробоя, обратное сопротивление очень велико, а обратный ток утечки чрезвычайно мал. Однако, когда обратное напряжение приближается к критическому значению обратного напряжения, обратный ток внезапно увеличивается, что называется пробоем.В этой критической точке пробоя обратное сопротивление внезапно падает до очень небольшого значения. Хотя ток варьируется в большом диапазоне, напряжение на диодах стабильно вблизи напряжения пробоя, что обеспечивает стабилизацию напряжения на диодах. Полупроводниковые диоды предотвращают обратный ток, но если приложенное обратное напряжение становится слишком высоким, может произойти преждевременный пробой или повреждение.

  Стабилитроны аналогичны стандартным диодам с PN переходом, но они специально разработаны для обеспечения низкого и заданного напряжения обратного пробоя.Он использует любое обратное напряжение, приложенное к нему. Стабилитрон ведет себя как обычный диод общего назначения, изготовленный из кремниевой структуры PN. При прямом смещении анод расположен относительно своего катода и ведет себя как нормальный сигнальный диод, пропускающий номинальный ток. Однако, в отличие от обычных диодов, которые предотвращают протекание тока через себя при обратном смещении, катод становится более положительным, чем анод, и как только обратное напряжение достигает заданного значения, стабилитрон начинает проводить обратное.Это связано с тем, что когда обратное напряжение на стабилитронах превышает номинальное напряжение устройства, происходит процесс, называемый Avalanche Breakdown . Слой обеднения полупроводника и ток начинают течь через диоды, чтобы ограничить рост напряжения.

  II ВАХ стабилитронов

  Рисунок 1. ВАХ стабилитронов

  Стабилитроны используются в режиме « с обратным смещением » или в режиме обратного пробоя, где подключен анод диода. к отрицательному питанию.Из приведенной выше кривой ВАХ видно, что область характеристики обратного смещения стабилитрона представляет собой почти постоянное отрицательное напряжение, которое не имеет ничего общего с величиной тока, протекающего через диод, и остается почти неизменным, даже если ток сильно меняется. Ток стабилитрона остается между током пробоя I Z (мин.) И максимальным номинальным током I Z (макс.).

  Эта способность к самоуправлению может использоваться для регулирования или стабилизации источника напряжения для предотвращения изменений мощности или нагрузки.Тот факт, что напряжение на диоде в области пробоя почти постоянно, оказался важной особенностью стабилитронов, поскольку его можно использовать в простейших приложениях регулятора напряжения.

  Регулятор должен обеспечивать постоянное выходное напряжение на нагрузку, подключенную параллельно. Несмотря на колебания напряжения питания или изменение тока нагрузки, стабилитрон будет продолжать регулировать напряжение до тех пор, пока ток диода не упадет ниже минимального значения IZ (min) в области обратного пробоя.

  III Стабилитрон на стабилитронах

  Стабилитроны можно использовать для получения стабильного выходного напряжения с низкой пульсацией при переменных токах нагрузки. Пропуская небольшой ток от источника напряжения через диод через подходящий токоограничивающий резистор (RS), стабилитрон будет проводить ток, достаточный для поддержания падения напряжения Vout.

  Помните, что выходное напряжение постоянного тока полуволнового или двухполупериодного выпрямителя содержит пульсации, накладываемые на постоянное напряжение и среднее выходное напряжение при изменении значения нагрузки.Подключив к выходу выпрямителя простую схему стабилитрона, как показано ниже, можно получить более стабильное выходное напряжение.

  Рис. 2. Схема стабилитрона

  Резистор RS соединен последовательно с стабилитроном для ограничения тока через диод, а VS соединен в комбинации. Регулируемое выходное напряжение Vout снимается с стабилитрона. Катодный вывод стабилитрона подключен к положительной шине источника питания постоянного тока, поэтому он имеет обратное смещение и будет работать в состоянии пробоя.Затем выберите резистор RS, чтобы ограничить максимальный ток, протекающий в цепи.

  Без нагрузки, подключенной к цепи, ток нагрузки будет нулевым (IL = 0), и весь ток схемы проходит через стабилитрон, который, в свою очередь, потребляет максимальную мощность. Когда небольшая часть сопротивления нагрузки RLRS приведет к большему току подключения диода, потому что это увеличит требования к рассеиваемой мощности диода. Выбор соответствующего значения последовательного сопротивления, чтобы при отсутствии нагрузки или в условиях высокого импеданса не превышалась максимальная номинальная мощность стабилитрона.

  Нагрузка подключена параллельно стабилитрону, поэтому напряжение на RL всегда совпадает с напряжением стабилитрона (V _{— [R = V ž). Существует минимальный ток Зенера, при котором стабилизация напряжения эффективна, и ток Зенера всегда должен оставаться выше этого значения при работе под нагрузкой в ​​области ее пробоя. Верхний предел тока зависит, конечно, от номинальной мощности устройства. Напряжение питания VS должно быть больше VZ.}

  Одна маленькая проблема такая же, как и в схеме стабилитрона. Иногда диод генерирует электрический шум поверх источника постоянного тока, потому что он пытается стабилизировать напряжение. Обычно это не проблема для большинства приложений, но может потребоваться добавить большой развязывающий конденсатор на выходе стабилитрона для достижения сглаживания.

  Стабилитроны всегда работают в условиях обратного смещения. Стабилитрон может использоваться для разработки схемы регулятора напряжения для поддержания постоянного выходного напряжения постоянного тока на нагрузке в случае изменения входного напряжения или тока нагрузки.Стабилизатор напряжения Зенера состоит из токоограничивающего резистора RS, включенного последовательно с входным напряжением V S. При этом условии обратного смещения стабилитрон включен параллельно нагрузке RL. Стабильное выходное напряжение всегда выбирается таким же, как напряжение пробоя VZ диода.

  Пример

  Требуется стабильное питание 5,0 В от входа постоянного тока 12 В. Стабилитроны имеют максимальную номинальную мощность PZ 2 Вт. Рассчитано с использованием схемы стабилитрона выше:

  a).Максимальный ток, протекающий через стабилитрон.

  б). Минимальное значение последовательного сопротивления, RS

  c). Ток нагрузки IL, если 1k & Omega; нагрузочный резистор подключен через стабилитрон.

  г). Ток стабилитрона IZ, при полной нагрузке.

  IV Напряжение стабилитрона

  Помимо генерации одного стабильного выходного напряжения, стабилитроны также могут быть подключены последовательно с обычными кремниевыми сигнальными диодами для получения множества различных выходных значений опорного напряжения, как показано ниже.

  Стабилитроны, подключенные последовательно

  Рисунок 3. Стабилитроны, подключенные последовательно

  Стабилитроны, подключенные последовательно,

  Значение каждого стабилитрона может быть выбрано в соответствии с приложением, тогда как у кремниевых диодов всегда падает примерно 0,6-0,7 V под смещением переадресации. Напряжение питания Vin, конечно, должно быть выше максимального выходного опорного напряжения, которое в приведенном выше примере составляет 19 В.

  Типичная электронная схема типичного стабилитрона — 500 мВт, серия BZX55 или 1.3W, серия BZX85. Например, C7V5 — это диод на 7,5 В, а ссылочный номер диода — BZX55C7V5.

  Стабилитроны серии 500 мВт имеют диапазон напряжений приблизительно от 2,4 до 100 В и обычно имеют ту же последовательность значений для серии резисторов 5% (E24). Эти небольшие, но очень полезные диоды имеют разные номинальные напряжения, как показано в таблице ниже.

  BZX55 Номинальная мощность стабилитрона 500 мВт

  2.4 В

  2,7 В

  3,0 В

  3,3 В

  3,6 В

  3,9 В

  4,3 В

  5,1 В

  5,6 В

  6,2 В

  6,8 В

  7,5 В

  8,2 В

  9,100088

  9,1000

  12 В

  13 В

  15 В

  16 В

  18 В

  20 В

  20V

  22V 9089 30V

  33V

  36V

  39V

  43V 908 94

  47V

  BZX85 Номинальная мощность стабилитрона 1.3W

  0005

  9

  4,3 В

  4,7 В

  5,1 В

  5,6

  6,2 В

  6.8В

  7,5В

  8,2В

  9,1В

  10В

  11В

  12В 0009

  12В 13902 16V

  18V

  20V

  22V

  24V

  27V

  30V

  30V

  30V

  30V

  43V

  47V

  51V

  56V

  62V

  V Стабилитрон стабилитрон регулирует цепь

  Итак, мы изучили источник питания.Но как стабилитрон реагирует на изменяющийся сигнал , если входной сигнал не является установившимся постоянным током, а представляет собой сигнал переменного-переменного тока.

  Схема ограничения и ограничения диодов используется для формирования или изменения формы входного сигнала переменного тока (или любой синусоидальной волны) и создания выходных сигналов различной формы в соответствии с расположением схемы. Цепи диодного ограничителя также называют ограничителями, потому что они ограничивают положительную (или отрицательную) часть входного сигнала переменного тока. Так как схемы фиксации стабилитрона ограничивают или отсекают часть формы сигнала, они в основном используются для защиты схем или схем формирования сигналов.

  Например, если мы хотим ограничить выходной сигнал до +7,5 В, мы будем использовать стабилитрон на 7,5 В. Если форма выходного сигнала пытается превысить предел 7,5 В, стабилитрон «отсекает» перенапряжение на входе, создавая форму волны с плоской вершиной и сохраняя постоянный выход на уровне + 7,5 В. Обратите внимание, что в условиях прямого смещения стабилитрон остается диодом. Когда выходной сигнал переменного тока ниже -0,7 В, стабилитрон будет «проводить», как любой нормальный кремниевый диод, и ограничивать выход до -0.7V, как показано ниже.

  Рис. 4. Фиксирующая схема стабилитрона

  Стабилитроны, соединенные встречно-обратной связью, могут использоваться в качестве того, что вырабатывает регулятор напряжения переменного тока, так называемый «генератор прямоугольной волны Пура». С помощью этой конфигурации мы можем вырезать форму волны между положительным значением + 8,2 В и отрицательным значением -8,2 В для стабилитрона 7,5 В

  Так, например, если мы хотим обрезать форму выходного сигнала между двумя разными минимумами и максимальные значения, такие как + 8V и -6V, нам нужно использовать только два стабилитрона с разными номиналами.Обратите внимание, что выходной сигнал ограничивает форму волны переменного тока в диапазоне от + 8,7 В до -6,7 В из-за увеличения смещенного напряжения на диоде.

  Другими словами, размах напряжения составляет 15,4 вольт вместо ожидаемых 14 вольт, поскольку падение напряжения прямого смещения на диоде увеличивается на 0,7 вольт в каждом направлении.

  Этот тип конфигурации ограничителя довольно распространен для защиты электронных схем от перенапряжений. Два стабилитрона обычно размещаются на клеммах ввода питания.Во время нормальной работы один из стабилитронов выключен, и диод мало влияет. Однако, если форма волны входного напряжения превышает его предел, стабилитрон включается и фиксирует вход для защиты схемы.

  VI Применение стабилитронов

  1. Типовая схема последовательного регулятора

  Рисунок 5. Типичная схема последовательного регулятора

  В этой схеме база транзистора T стабилизирована на уровне 13 В. стабилитроном D, то его эмиттер будет выдавать постоянное напряжение 13-0.7 = 12,3 В. В пределах определенного диапазона, независимо от того, увеличивается или уменьшается входное напряжение, независимо от того, изменяется сопротивление нагрузки, а выходное напряжение остается неизменным. Эта схема используется во многих ситуациях. 7805 — это последовательная схема встроенного регулятора напряжения, которая может выдавать 5 В. 7805-7824 может выводить напряжение 5-24 В. Он применяется во многих бытовых приборах.

  Рисунок 6. Схема встроенного регулятора напряжения серии 7805

  2. Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

  Рисунок 7.Схема защиты от перенапряжения в телевизоре

  115В — основное напряжение питания телевизора. Когда выходное напряжение источника питания слишком высокое, включается D и включается транзистор T. Его коллекторный потенциал изменится с исходного высокого уровня (5 В) на низкий уровень. Подача напряжения через линию управления в режиме ожидания переводит телевизор в режим защиты в режиме ожидания.

  3. Схема гашения дуги

  Рисунок 7. Схема гашения дуги

  Когда соответствующий стабилитрон подключен параллельно катушке индуктивности (принцип также может быть подключен к обычному диоду) , и катушка отключена во включенном состоянии, высокое напряжение, генерируемое высвобождением ее электромагнитной энергии, принимается диодом.Таким образом, когда переключатель выключен, дуга переключателя устраняется. Эта прикладная схема чаще используется в промышленности, например, в некоторых более мощных схемах электромагнитного управления.

  Рекомендуемый артикул:

  Введение в типы диодов

  Что такое лазерные диоды?

  PN Принцип работы соединительного диода

  PN Принцип работы диода соединения:

  Принцип работы диода с переходным соединением PN объясняет способность разрешать значительный ток при прямом смещении и блокировать ток при обратном смещении.Таким образом, его можно использовать как выключатель; включен при прямом смещении и выключен при обратном смещении. В Принципе работы диода с соединением PN соединительные провода из медного провода становятся электронным устройством, известным как диод .

  Обозначение схемы (или графический символ) для диода — это стрелка и полоса (рис. 2-2). Стрелка указывает обычное направление тока, когда диод смещен в прямом направлении (от положительной клеммы через устройство к отрицательной клемме).Сторона p диода всегда является положительной клеммой для прямого смещения и называется анодом . Сторона n, называемая катодом , является отрицательной клеммой, когда устройство смещено в прямом направлении.

  Принцип работы PN Junction Diode говорит о том, что он может быть поврежден высоким уровнем прямого тока, вызывающим перегрев устройства. Он также может быть разрушен большим обратным напряжением, вызывающим пробой перехода. Максимальный уровень прямого тока и обратного напряжения для диодов указан в паспорте производителя.Как правило, физически большие диоды пропускают самые большие токи и выдерживают самые большие обратные напряжения. Маленькие диоды ограничены низкими уровнями тока и низкими обратными напряжениями.

  На Рис. 2-3 показан внешний вид диодов с низким, средним и высоким током. Корпус слаботочного устройства на рис. 2-3 (а) может иметь длину всего 0,3 см, поэтому катод обычно обозначается цветной полосой. Этот тип диода обычно способен пропускать максимальный прямой ток около 100 мА.Он также может выдерживать обратное смещение около 75 В без пробоя, а его обратный ток при 25 ° C обычно составляет менее 1 мкА.

  Среднетоковый диод, показанный на рис. 2-3 (b), обычно может пропускать прямой ток около 400 мА и выдерживать более 200 В обратного смещения. Выводы анода и катода могут быть обозначены символом диода на боковой стороне устройства.

  Слаботочные и среднетоковые диоды обычно монтируют путем пайки соединительных выводов к клеммам. Мощность, рассеиваемая в устройстве, уносится конвекцией воздуха и теплопроводностью по соединительным проводам.Сильноточные диоды или силовые диоды [рис. 2-3 (c)], выделяют много тепла. Так что конвекции воздуха было бы совершенно недостаточно. Такие устройства предназначены для механического подключения к металлическому радиатору. Силовые диоды могут пропускать прямой ток величиной много ампер и выдерживать обратное смещение в несколько сотен вольт.

  типов диодов и их применения: объяснение диодов | Arrow.com

  Есть много разных типов диодов, которые помогают в реальных приложениях.Каждая категория диодов обладает уникальными характеристиками, о которых будет рассказано в этой статье.

  Что такое диод?

  Вы можете думать о диодах как о электрических обратных клапанах, позволяя электричеству течь от положительного к отрицательному только в одном направлении. Символически мы представляем этот поток стрелкой, направленной от положительной (анодной) стороны диода к отрицательной (катод). В конце этого символа находится вертикальная линия, которая соответствует полосе на отрицательной стороне многих физических компонентов.
  Что делает диод?

  Помимо этой базовой функциональности, диоды могут выполнять множество специализированных функций. Они варьируются от:

  1. Диоды с разными электрическими характеристиками

  2. Прочие излучающие свет (светодиоды)

  3. Те, кто может определять такие свойства, как температура и уровень освещенности

  Мы рассмотрим несколько различных типов ниже, а затем обсудим несколько распространенных применений диодов.

  Различные типы диодов

  Давайте рассмотрим некоторые из самых известных категорий диодов прошлого и настоящего.За исключением ламповых диодов, все диоды в этом списке являются полупроводниковыми.

  Вакуумный (термоэмиссионный) диод: Первый вакуумный диод был разработан в начале 1900-х годов одновременно с первым твердотельным диодом (на основе полупроводников). Хотя вакуумные диоды были обычным явлением до середины 20-го века, в конечном итоге они уступили долю рынка полупроводниковым компонентам. Ламповые диоды все еще используются в некоторых мощных приложениях и специальном звуковом оборудовании, хотя они относительно редки.

  Диод с P-N переходом: Этот тип диода состоит из полупроводника p-типа (положительный на избыток электронных дырок), соединенный с полупроводником n-типа (отрицательный на избыток электронов). Положительный полупроводник присоединяется к источнику положительного напряжения по отношению к отрицательному полупроводниковому материалу, который подталкивает электроны и дырки к области перехода, позволяя течь электричеству. Когда напряжение прикладывается в другом направлении или «смещено в обратном направлении», это увеличивает обедненный слой между двумя областями, останавливая поток электронов.

  Стабилитрон: Нормальные диоды с p-n переходом выйдут из строя, если в обратном смещенном направлении будет подано достаточное напряжение, позволяющее течь току. Однако стабилитроны предназначены для демонстрации такого поведения при заданном уровне напряжения как части их нормальной работы. Эти диоды также пропускают ток в области прямого смещения, как и стандартные диоды с p-n переходом, но их обратная способность делает их пригодными для таких приложений, как регулирование напряжения и изменение формы сигнала переменного тока.

  Истинные стабилитроны

  работают при напряжении около 5 вольт или меньше, тогда как те, которые работают в областях с более высоким напряжением, работают по другому принципу и известны как лавинные диоды. Вы часто будете видеть оба диода, называемые стабилитронами.

  Диод Шоттки: Когда чистый полупроводниковый диод проводит только в одном направлении, он будет демонстрировать прямое падение напряжения 600-700 мВ. Диоды Шоттки работают немного иначе. Вместо использования полупроводникового перехода p-n они используют переход полупроводник-металл для понижения напряжения до диапазона 150-450 мВ.Полупроводники N-типа (избыточные электроны) обычны в диодах Шоттки, но вы увидите полупроводники p-типа, используемые в некоторых ситуациях. Диоды Шоттки подходят для нескольких применений, в том числе в качестве компонентов в источниках питания постоянного тока и защите от обратного тока.

  Практическое применение диодов

  В предыдущем разделе мы коснулись нескольких применений диодов, но общие применения диодов также включают следующее:

  1. Выпрямление: Самая основная функция диода — действовать как выпрямитель , выпрямляя переменный источник переменного тока в постоянный (или, по крайней мере, изменяющийся однонаправленный) источник питания.Любой диод может выполнить эту задачу, блокируя поток мощности в одном или другом направлении, хотя некоторые диоды подходят для этой работы лучше, чем другие.

  Из нескольких диодов можно также образовать двухполупериодный мостовой выпрямитель. Вместо того, чтобы блокировать половину сигнала переменного тока, диод позволяет каждой половине течь, но меняет одну сторону, так что ток течет только в одном направлении. Вы можете использовать конденсаторы и другие компоненты для дальнейшего сглаживания и получения мощности, приближающейся к линейному сигналу.

  2.Излучение света: Еще несколько лет назад, если вам нужно было освещение для дома или офиса, вы должны были купить лампочку накаливания. Эти блестящие устройства хорошо работали со времен Эдисона, но, помимо света, большая часть энергии, которую используют эти катушки, преобразуется в тепло. Светодиоды обеспечивают гораздо более эффективный источник света. Эти лампы стоят дороже, чем их аналоги от ламп накаливания, отчасти потому, что они требуют дополнительных схем управления для работы с бытовой сетью переменного тока.

  Разумеется, светодиоды

  также доступны в гораздо меньших форм-факторах без соответствующей схемы.Они поставляются как компоненты, проходящие через отверстия, или как устройства для поверхностного монтажа, предназначенные для использования с печатными платами. Эти светодиоды для поверхностного монтажа могут быть такими же маленькими, как форм-фактор 0201, и имеют толщину всего 0,2 мм.

  3. Рассеивание индуктивной нагрузки: Когда индуктивная нагрузка отключается, ее запасенная энергия должна куда-то уходить. Без надлежащей защиты схемы накопленная энергия может привести к скачкам напряжения, которые могут вызвать дугу на переключателе или потенциально перегрузить транзистор. Диоды в «обратноходовой» конфигурации обеспечивают простое решение: электричество течет в правильном направлении через катушку индуктивности во время работы, а затем движется в обратном направлении в прямом смещенном направлении диода при выключении.