Для чего предназначен диод: Для чего нужен диод в электрической цепи? – Tokzamer

Диод 2Д103А

В корзину

  • Описание и характеристики
  • Отзывы(0)

Полупроводниковый выпрямительный диод 2Д103А предназначен для преобразования переменного напряжения и имеет белый пластмассовый корпус с гибкими выводами.

Диоды используются на емкостную нагрузку, при параллельном и последовательном соединении.

Технические характеристики

Параметр

Значение

Постоянное обратное напряжение

75 В

Постоянное прямое напряжение при постоянном прямом токе 50 мА и температуре, не более:

от +25 до +125°C

1 В

-60°C

1,2 В

Импульсное прямое напряжение диода при постоянно прямом токе, не более:

2 А

2,5 В

0,5 А

1,5 В

Время прямого восстановления при постоянно прямом токе 2 А и температуре, не более:

от -60 до +25°C

1 мкА

+125°C

50 мкА

Постоянный обратный ток при максимальном постоянном обратном напряжении и температуре:

+25°C

0,1 мкА

+100°C

50 мкА

Время обратного восстановления при постоянном обратном напряжении 20 В и постоянно прямом токе 50 мА, не более

4 мкс

Время прямого восстановления при постоянно импульсном прямом токе 2 А, не более

1 мкс

Общая емкость диода 2Д103А при постоянно обратном напряжении 5 В, не более

20 пФ

Импульсное обратное напряжение диода:

через 20 мкс после окончания импульса прямого тока

75 В

через 10 мкс после окончания импульса прямого тока

100 В

Постоянный средний прямой ток при температуре:

от -60 до +50°C

100 мА

+125°C

30 мА

Импульсный прямой ток при интервале времени не более 10 мкс, в диапазоне температур от -60 до +90°C:

при среднем постоянно прямом токе 30 мА

2 А

при среднем постоянно прямом токе 60 мА

1 А

Частота без снижения электрических режимов диода

20 кГц

Температура окружающей среды

от -60 до +125°C

Габаритные размеры:

длина

43 мм

диаметр

2 мм

Масса

0,1 г

Габаритные размеры диодов

Примечания

  • При параллельном соединении последовательно с каждым диодом должен быть включен резистор сопротивлением 30 Ом.
  • При последовательном соединении каждый диод рекомендуется шунтировать выравнивающим конденсатором.

Исполнения диодов

Варианты исполнения полупроводникового выпрямительного диода в зависимости от вида приёмки:

  • отдел технического контроля — ОТК;
  • особо стойкие и особо стабильные — ОС 2Д103А и 2Д103А ОС;
  • приемка заказчика — ПЗ;
  • военная приемка — ВП.

Отзывы

Diotec. Защита цепей электропитания автомобилей от напряжения обратной полярности

Автомобильные электронные схемы должны быть защищены от входного отрицательного напряжения. Такая ситуация может возникнуть во время обслуживания автомобиля при его запуске, когда аккумуляторная батарея подключена неправильно. Обратная полярность напряжения может вызвать прохождение отрицательного тока через электронные схемы, в этом случае и короткого промежутка времени достаточно, чтобы вызвать необратимое повреждение датчиков, контроллеров и других чувствительных кремниевых компонентов. Помня об этом, разработчики оборудования должны принять соответствующие меры, чтобы сохранить автомобильные электронные блоки управления (ЭБУ) невредимыми в случае возникновения напряжения обратной полярности. В этом документе предложены три различные топологии схем защиты от подачи напряжения обратной полярности.

1. Диод в цепи питания
Самый простой способ заблокировать прохождение отрицательного тока — это установить диод, включенный последовательно с батареей. Пока разность напряжений между анодом и катодом диода положительна и превышает указанное прямое напряжение (рис. 1), диод смещен в прямом направлении, и ток течет в цепь нагрузки. Как только полюса батареи меняются местами (рис. 2), диод смещается в обратном направлении, и прохождение отрицательного тока блокируется.
При выборе диода для защиты от обратной полярности разработчики должны учитывать несколько критериев:
VF: прямое падение напряжения на диоде при прямом смещении. Типичные значения для стандартных выпрямительных диодов находятся в диапазоне 0,7−1,1 В. Чтобы уменьшить рассеиваемую мощность (VF∙I) во время работы, разработчики могут использовать диод Шоттки, который предлагает VF ниже 0,5 В. Кроме того, низкий VF обеспечит больший запас мощности для защищаемой цепи при холодном запуске, когда напряжение на разъемах питания ЭБУ может упасть до 4 В или ниже.
IFAV: максимальный средний прямой ток диода — это максимальный ток, который диод может выдержать длительное время в состоянии прямого смещения. IFAV должен быть выше, чем максимальный ток нагрузки защищаемой цепи. Из соображений терморегулирования и увеличения срока службы необходимо учитывать достаточный запас прочности.
VDC: Напряжение блокировки постоянного тока — это напряжение, для блокировки которого предназначен диод. VDC будет подаваться от катода диода к аноду во время возникновения напряжения обратной полярности. По этой причине VDC должно быть выше, чем максимальное напряжение батареи, ожидаемое при обратной полярности.
Корпус диода: современные автомобильные блоки управления стремятся производить с компонентами для поверхностного монтажа (SMD), насколько это возможно. Diotec предлагает широкий спектр стандартных диодов и диодов Шоттки в корпусах SMD. При выборе корпуса конструкторы должны учитывать размер платы и тепловые характеристики корпуса. Параметры RthA (тепловое сопротивление перехода кристалл-окружающая среда) и RthT (тепловое сопротивление перехода кристалл-корпус компонента) в техническом описании (datasheets) помогут рассчитать повышение температуры диода на основе прямого падения напряжения и тока нагрузки.
Tj: температура кристалла компонента. Сумма постоянно изменяющихся температуры окружающей среды и температуры, возникающей при рассеивании энергии на диоде, всегда должна быть ниже Tj. Приведенная ниже формула помогает рассчитать ожидаемое значение Tj для заданной температуры окружающей среды TA. Качественное соединение корпуса диода с металлической поверхностью (радиатором) повысит эффективность отвода тепловой энергии от корпуса диода.

Анализ диода | bartleby

Что такое диод?

Это полупроводниковый прибор для электронных приложений, где требуется только односторонний ток. Это похоже на односторонний переключатель, который позволяет току течь только в одном направлении. Диод имеет два вывода, катод и анод. Катод — это отрицательная клемма, на которой находятся электроны, а анод — это положительная клемма, на которой проходят дырки. Хотя ни один элемент не имеет дырок, это просто означает, что есть свободное место для электронов. Диоды используются для преобразования переменного тока в постоянный. Как мы знаем, переменный ток смещается между положительными и отрицательными циклами, а постоянный ток постоянно остается положительным. Поскольку диоды пропускают ток только в одном направлении, они отфильтровывают отрицательный цикл сигнала переменного тока и сохраняют только положительный.

Прямое смещение

Когда диод находится в рабочем состоянии, он находится в прямом смещении. Отрицательная клемма батареи соединена с катодом, а положительная клемма батареи подключена к аноду. Как мы знаем, одинаковые заряды отталкиваются друг от друга, это сужает зазор между p-n переходом и, следовательно, заставляет диод проводить ток.

Обратное смещение

Если поменять полярность подачи напряжения, ток прекратится. Это состояние с обратным смещением. В отличие от зарядов, которые притягиваются друг к другу, это увеличивает зазор между p-n переходом. Ток, существующий в условиях обратного смещения, является обратным током насыщения и обозначается I С .

CC BY-SA 3.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Омегатрон

CC BY-SA 3.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Filip Dominec

Мы можем проанализировать график и сделать вывод, что первый квадрант показывает ток прямого смещения, а третий квадрант показывает ток обратного смещения.

Характеристики диода

Общие характеристики полупроводникового диода можно выразить следующим уравнением, также известным как уравнение Шокли.

ID = IS (evdnvt-1) (i)

, где I S является током обратного насыщения

V D -напряжение переднего смещения диода

N-это идеальное коэффициент, который колеблется от 1 до 2 для рабочих условий

В уравнении 1 В T — тепловое напряжение.

VT=kTq                        (ii)

где k – постоянная Больцмана, 1,38 x 10 -23 Дж/К

            T — абсолютная температура в градусах Кельвина.

            температура по Кельвину = температура по Цельсию + 273
В случае идеального диода напряжение пробоя отсутствует. Следовательно, он не разрушается при подаче избыточного напряжения в обратной полярности.
Это идеальный изолятор. В случае обратной полярности он не пропустит через себя обратный ток. Кроме того, он может проводить неограниченный прямой ток.

CC BY 3.0 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Jklmnop

Кремниевые диоды имеют примерное напряжение 0,7 В, чтобы они работали. Это означает, что если мы подадим меньше 0,7 В, то диод не включится и не пропустит через себя ток. Это состояние является разомкнутой цепью. Как только мы превышаем 0,7 В на питании, диод проводит ток. Точно так же германиевые диоды работают при напряжении 0,3 В.

Анализ диодной цепи

Один из способов анализа диода — предположить, что диод похож на переключатель. В состоянии ВКЛ он действует как короткое замыкание, тогда как в состоянии ВЫКЛ он действует как разомкнутая цепь. Точно так же при тестировании падения напряжения на диоде, если мы заметим некоторое напряжение, то он в рабочем состоянии. Предположим, что для анализа цепи мы проверили напряжение на диоде, мы должны получить напряжение только в одном направлении, а не в обратной полярности. Если есть падение напряжения в обратной полярности, то диод нужно заменить. Предположим, мы предположили, что диод проводит ток, но при осмотре мы узнали, что он показывает протекание тока в обратной полярности, это означает, что ток, который мы наблюдаем, является обратным током насыщения.

Анализ грузовой марки

CC BY-SA 2.5 | Кредиты изображений: https://commons.wikimedia.org | Amr Bekhit

Чтобы решить электрические схемы, нам сначала нужно проанализировать их и найти более эффективный метод их решения. На приведенном выше рисунке показана простая конфигурация диодных цепей. При анализе схемы мы видим, что нам нужны значения I D , V D , V R, и I R , чтобы эти значения удовлетворяли как характеристикам диода, так и параметрам сети.

График, представляющий анализ линии нагрузки

На приведенном выше рисунке мы можем видеть линию нагрузки, пересекающуюся с кривой диода в одной точке Q. Она называется линией нагрузки, поскольку в практических примерах сопротивление также известно как нагрузка. Поскольку линия пересекает текущую ось и определяется нагрузкой R, этот анализ называется анализом линии нагрузки. Это упрощенный подход к диодным схемам вместо решения математических уравнений.
Как только мы включаем источник напряжения, мы видим ток по часовой стрелке, протекающий через цепь диода. Поскольку это ток по часовой стрелке, мы можем сделать вывод, что диод теперь находится в состоянии прямого смещения. Следовательно, ВАХ диода можно увидеть на рисунке в идеальном сечении диода. Если применить в цепи закон напряжения Кирхгофа, то получим следующее уравнение.

+VS-VD-VR=0

VS=VD+VR=VD+IDR                               (iii)

, где V S – напряжение источника в вольтах.

                В D — падение напряжения на диоде.

            V R – падение напряжения на резисторе R.

                I D – ток через диод в амперах.

                R — номинал резистора в омах.

VS=VD+IDRID=VSR-VDRID=IS(eVDnvT -1)                                          (iv)

Это уравнение также известно как уравнение Шокли. Единственная цель использования этого анализа заключается в том, что мы имеем дело с нелинейными компонентами, такими как диоды и транзисторы, кривая V-I которых имеет экспоненциальную форму, а не линейную или прямую линию. Мы используем резисторы, соединенные последовательно с диодом, чтобы сформировать линию нагрузки на графике, и в точке, где она встречается, мы получаем все необходимые значения. Анализ грузовой линии решает проблему за более короткое время, чем математическое уравнение.

Вместо использования математической формулы мы можем использовать анализ линии нагрузки, чтобы графически получить значения диодов.

Если мы возьмем I D = 0,

VS = VD+IDRVS = VD+0VS = VD (V)

Давайте возьмем второй случай, когда V D = 0

против = VD+IDRVS =0+IDRID=VSR                                              (vi)

 

Построив оба V S и I D , мы получим линию нагрузки, полученную из уравнения 5 и соединив их на графике 6, и соединив их линией 6, на графике 5 и соединив их.

Точка Q обозначает точку пересечения характеристик устройства (известную как точка покоя). Рабочая точка иногда относится к Q. Проведя горизонтальную линию от точки Q до текущей оси, мы получим I DQ . Точно так же, проведя вертикальную линию из точки Q оси напряжения, мы получим V DQ .

Оба эти значения являются приблизительными значениями по сравнению с математическим решением.

Контекст и приложения

Эта концепция полезна для курсов бакалавриата и магистратуры, таких как:

  • Бакалавр технологии (электротехника)
  • Бакалавр технологии (материаловедение)
  • Бакалавр наук (физика)

Практическая задача

3. Что из следующего является возможным падением напряжения на германиевом диоде?

  1. 0,7 В
  2. 0,3 В
  3. 0,1 В
  4. 0,9 В

Ответ- b

Объяснение: Кремниевые диоды работают при напряжении приблизительно 0,7 В, а германиевые диоды — при напряжении 0,2–0,3 В.

2. Что из перечисленного также известно под названием барьерного диода?

  1. Диод PN-перехода
  2. Стабилитрон
  3. Диод Шоттки
  4. Лавинный диод

Ответ-с

Объяснение: Такое оборудование, как солнечные батареи, нуждается в защите от обратного тока, когда оно не используется ночью. Решением этой проблемы является диод Шоттки.

3. Что из перечисленного не является линейной составляющей?

  1. Резистор
  2. Катушка индуктивности
  3. Конденсатор
  4. ДиодИнжиниринг

Ответ-d

Пояснение: Помимо диода, остальные электрические компоненты, упомянутые в опциях, при построении графика дают линейные характеристики.

4. Какое термическое напряжение при температуре 35°С?

  1. 26,56 мВ
  2. 34,78 мВ
  3. 21,68 мВ
  4. 31,34 мВ

Ответ — a

Объяснение: После изменения температуры в градусах Кельвина и последующего использования уравнения 2 мы получим решение 26,56 мВ.

5. Что из следующего относится к идеальным диодам?

  1. Имеет напряжение пробоя.
  2. Не проводит неограниченный прямой ток.
  3. Никогда не создает обратный ток утечки.
  4. Это идеальный проводник.

Ответ- c

Объяснение: В диоде возникает обратный ток утечки, когда диод достигает напряжения пробоя из-за обратной полярности. В случае идеального диода он никогда не достигает напряжения пробоя, следовательно, нет обратного тока утечки. Идеальный диод практически невозможно получить.

  • Схемы
  • Зона проводимости и валентная зона
  • Выпрямители

Мы обеспечим вас пошаговыми решениями миллионов задач из учебников, экспертами в этой области, готовыми работать 24 часа в сутки, 7 дней в неделю, когда вы запутались, и более.

Ознакомьтесь с примером решения вопросов и ответов по электротехнике здесь!

*Время ответа зависит от темы и сложности вопроса. Среднее время отклика составляет 34 минуты для платных подписчиков и может быть больше для рекламных предложений.

Что, Почему, Как И Подробные Факты —

В этой статье мы обсудим падение напряжения на диоде, почему оно возникает и как мы можем его рассчитать. Диод — это полупроводниковый прибор, который позволяет протекать току в одном направлении и ограничивает протекание тока с другой стороны.

Падение напряжения на диоде в основном относится к падению напряжения прямого смещения. Это происходит в диоде, присутствующем в электрической цепи, когда через него проходит ток. Это прямое падение напряжения смещения является результатом действия обедненной области, образованной PN-переходом под действием приложенного напряжения.

Что такое падение напряжения на диоде?

Падение напряжения на диоде является результатом протекания тока от анода к катоду. Когда диод находится в прямом смещении, падение потенциала на нем известно как падение напряжения на диоде или прямое падение напряжения.

В идеале не должно быть падения напряжения на диоде, когда он пропускает ток и работает для создания выходного напряжения постоянного тока. В реальной жизни небольшое падение напряжения происходит из-за прямого сопротивления и прямого напряжения пробоя. Для кремния падение напряжения на диоде составляет около 0,7 Вольт.

Насколько падает напряжение на диоде?

На любом диоде падает определенное количество напряжения на его выводах. Падение напряжения на диоде 0,7 В означает, что напряжение через резистор или нагрузку, присутствующую в цепи, составляет (напряжение питания — 0,7) вольт.

Падение напряжения на разных диодах разное. Обычно оно колеблется от 0,6 до 0,7 вольт для небольшого кремниевого диода. Для диодов Шоттки значение падения напряжения составляет 0,2 Вольта. Для светоизлучающих диодов или светодиодов падение напряжения колеблется в пределах 1,4-4 Вольт. Германиевые диоды имеют падение напряжения 0,25-0,3 вольта.

Подробнее…. Падение напряжения на кабеле: как рассчитать и подробные факты

Почему на диоде возникает падение напряжения?

Диод при прямом смещении выбирает подходящий уровень напряжения, чтобы он мог подтолкнуть электронные заряды к P-N переходу. Это можно сказать аналогично «поднятию» каждого шара с пола на верхнюю часть стола.

Разница в уровне энергии, необходимой для перемещения электронных зарядов через PN-переход, вызывает падение напряжения. Кроме того, в диоде есть некоторое сопротивление, ответственное за определенное падение напряжения. Падение напряжения из-за сопротивления зависит от допустимой скорости тока на PN-переходе.

Как рассчитать падение напряжения на диоде?

Падение напряжения на разных диодах разное. Для кремниевого диода оно составляет примерно 0,7 Вольта, для германиевого диода — 0,3 Вольта, а для диода Шоттки — около 0,2 Вольта. Светодиоды имеют различные значения падения напряжения.

Теперь, если мы хотим рассчитать падение напряжения на любом другом элементе в цепи, нам нужно вычесть падение напряжения на диодах между этим элементом и источником из напряжения источника. Таким образом, падение напряжения на этом элементе равно (напряжение источника — сумма падений напряжения на диоде).

Как понизить напряжение с помощью диода?

Стабилитроны хорошо снижают напряжение. Тем не менее, тривиальный метод снижения напряжения с помощью диодов заключается в последовательном подключении нескольких диодов к источнику питания. Каждый диод вызывает падение напряжения почти на 0,7 Вольта.

Диоды допускают только однонаправленный поток электричества, но диод будет проводить электричество только тогда, когда источник достигает порога. Стандартный порог кремниевого диода составляет 0,6 вольта. … После последовательного включения каждого диода напряжение падает на 0,6 вольта. Используя эту технику, мы можем понизить напряжение в цепи с помощью диодов.

Читайте также… Как рассчитать падение напряжения в последовательной цепи: подробные факты

Часто задаваемые вопросы

Как уменьшить напряжение с помощью стабилитрона?

Стабилитрон — это особый случай диодов, который позволяет току течь в обратном направлении при определенном напряжении, известном как стабилитрон. Он также может уменьшить обратное напряжение и работать как эффективный регулятор напряжения.

Чтобы использовать стабилитрон для снижения напряжения, мы должны подключить его параллельно нагрузке в цепи. Напряжение питания должно быть выше напряжения стабилитрона, а диод должен иметь обратное смещение. Это соединение помогает снизить обратное напряжение до определенного значения и действует как регулятор напряжения.

«стабилитрон (съемный)» компании neofuture лицензирован CC BY-NC-SA 2.0

Формула падения напряжения на диоде

Для простоты прямое падение напряжения на диоде принято равным 0,7 В. Теперь при наличии в цепи только одного диода вместе с нагрузкой падение напряжения на нагрузке составляет (напряжение питания – 0,7) Вольт.

В случае последовательного включения в цепь нескольких диодов падение напряжения на нагрузке равно (напряжение питания – количество диодов * 0,7). Например, на рисунке 1 падение напряжения на диоде D1= (5-0,7) = 4,3 В. Падение напряжения на диоде D2= (5-2 * 0,7) = 3,6 В. Падение напряжения на диоде D3 = (5- 3 * 0,7) = 2,9V. 

Изображение 1

Подробнее о…. Падение напряжения для одной фазы: расчет и подробные факты

Диаграмма падения напряжения на диоде

В таблице ниже приведены пределы падения напряжения для различных типов диодов.

Type of the diode Voltage drop
Silicon diode 0. 6-0.7 Volt
Germanium diode 0.25-0.3 Volt
Schottky diode 0.15-0.45 Volt
Red LED 1.7-2.2 Volt
Blue LED 3.5-4 Volt
Yellow LED 2.1-2.3 Volt
Green LED 2.1-4 Volt
White LED 3.3-4 Volt
Orange LED 2.03-2.20 Volt
Violet LED 2.76-4 Volt

«Светодиоды для светодиодов» компании tudedude лицензированы согласно CC BY 2.0

Падение напряжения на диоде в зависимости от температуры

Падение напряжения на диоде — это разность потенциалов на выводах рабочего диода. Падение напряжения зависит от температурного коэффициента диода и поведения других элементов в цепи.

Положительный или отрицательный температурный коэффициент соответственно увеличивает или уменьшает падение напряжения на диоде. Большинство кремниевых диодов имеют отрицательный температурный коэффициент, что означает, что падение напряжения уменьшается с повышением температуры. Стабилитрон имеет положительный температурный коэффициент, что увеличивает падение напряжения.

Падение напряжения на диоде в зависимости от тока

Падение напряжения на диоде увеличивается с ростом тока нелинейным образом. Но поскольку дифференциальное сопротивление меньше, увеличение происходит очень медленно. Мы можем рассмотреть характеристики прямого напряжения и тока.

Из кривой ВАХ видно, что большое увеличение тока первоначально приводит к пренебрежимо малому увеличению напряжения. Затем напряжение повышается быстрее и, в конце концов, очень быстро возрастает. Кривая IV показывает экспоненциальный рост напряжения с током. К тому времени, когда Vd пересекает 0,6/0,7 В, оно быстро увеличивается.

«Файл: зависимость тока от напряжения для полупроводникового диодного выпрямителя.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *