Где применяются диоды. Диоды: принцип работы, типы и применение в электронике

Что такое диод и как он работает. Какие бывают типы диодов. Где применяются диоды в электронике и электротехнике. Как правильно выбрать и использовать диоды в схемах.

Что такое диод и принцип его работы

Диод — это полупроводниковый электронный компонент с двумя выводами, который пропускает электрический ток только в одном направлении. Основные свойства диода:

• Состоит из полупроводникового кристалла с p-n переходом
• Имеет анод (положительный вывод) и катод (отрицательный вывод)
• Проводит ток от анода к катоду при прямом включении
• Не проводит ток при обратном включении
• Создает падение напряжения около 0,6-0,7 В в прямом направлении

Благодаря этим свойствам диоды широко применяются в электронных схемах для выпрямления переменного тока, защиты от обратной полярности, стабилизации напряжения и других целей.

Основные типы диодов

В зависимости от конструкции и характеристик выделяют следующие основные типы диодов:

Выпрямительные диоды

Предназначены для преобразования переменного тока в постоянный. Способны пропускать большие токи. Применяются в блоках питания, зарядных устройствах, выпрямителях.

Стабилитроны

Поддерживают постоянное напряжение на своих выводах при изменении тока. Используются для стабилизации и ограничения напряжения в схемах.

Светодиоды

Излучают свет при протекании через них тока. Применяются для индикации и освещения. Бывают разных цветов и яркости.

Импульсные диоды

Имеют малое время переключения. Используются в высокочастотных и импульсных схемах, например, в импульсных блоках питания.

Варикапы

Обладают переменной емкостью, зависящей от приложенного напряжения. Применяются для электронной настройки колебательных контуров.

Применение диодов в электронике

Диоды находят широкое применение в различных областях электроники и электротехники:

Выпрямление переменного тока

Диодные мосты и выпрямители на основе диодов используются для преобразования переменного тока в постоянный в блоках питания электронных устройств.

Защита от обратной полярности

Включенный последовательно диод предотвращает протекание тока в обратном направлении и защищает схему от неправильного подключения источника питания.

Стабилизация напряжения

Стабилитроны позволяют получить опорное напряжение и обеспечить стабильное питание чувствительных компонентов схемы.

Детектирование сигналов

Диоды применяются в радиоприемниках для детектирования амплитудно-модулированных сигналов.

Формирование импульсов

Импульсные диоды используются в генераторах и формирователях импульсов различной формы.

Как правильно выбрать диод

При выборе диода для конкретной схемы следует учитывать следующие параметры:

• Максимальный прямой ток
• Максимальное обратное напряжение
• Быстродействие (для импульсных схем)
• Прямое падение напряжения
• Температурный диапазон работы
• Тип корпуса

Важно также учитывать особенности конкретного применения — выпрямление, стабилизация, защита и т.д. Правильный выбор диода обеспечит надежную и эффективную работу электронного устройства.

Маркировка и обозначение диодов на схемах

На электрических схемах диоды обозначаются специальными символами:

• Выпрямительный диод — треугольник с чертой
• Стабилитрон — треугольник с дополнительной чертой
• Светодиод — треугольник со стрелками
• Варикап — треугольник с двумя чертами

На корпусе диода обычно наносится цветовая или буквенно-цифровая маркировка, указывающая на тип диода и его основные параметры. Важно уметь расшифровывать эту маркировку при выборе и замене диодов.

Диагностика и проверка исправности диодов

Для проверки работоспособности диода можно использовать следующие методы:

• Прозвонка мультиметром в режиме «диод»
• Измерение прямого и обратного сопротивления
• Проверка прямого падения напряжения
• Визуальный осмотр на наличие повреждений

Неисправный диод может иметь пробой, обрыв или измененные характеристики. Своевременная диагностика позволяет выявить и заменить вышедшие из строя диоды.

Заключение

Диоды являются важнейшими компонентами современной электроники. Понимание принципов их работы и особенностей применения необходимо для проектирования, ремонта и обслуживания электронных устройств. Правильный выбор и использование диодов позволяет создавать надежные и эффективные электронные схемы.

Применение диодов

Диоды применяются очень широко в электронике. Пожалуй, наиболее часто диоды используются для выпрямления переменного напряжения. Без диодов и полупроводников вообще вы бы не смогли прочитать этот документ в электронном виде, так как компьютера у вас бы просто не было (ну во всяком случае такого, который можно купить за разумные деньги и который поместится в комнате))). Ниже приведём простой пример применения диода на практике (рис. 5).

Рис. 5. Применение диодов.

На рис. 5 приведена упрощённая схема системы индикации аварии генератора автомобиля. Работает это так. Когда мы поворачиваем ключ зажигания SA1, ток начинает течь по цепи +GB1 – SA1 – KK1.1 – HL1 – -GB1. То есть цепь замыкается через контакты ключа зажигания, контакты реле и лампу, следовательно, лампа начинает светиться. Когда машина заведётся, начинает работать генератор. Напряжение генератора +Uген подаётся на катушку реле К1. Реле срабатывает и контакты К1.1 размыкаются, что приводит к погасанию лампы. Это означает, что генератор работает. Если генератор почему-то перестаёт работать (например, оборвался ремень привода генератора), то с катушки реле К1 снимается напряжение и контакты К1.1 замыкаются. Но так как двигатель работает и ключ зажигания включен, то замыкание контактов К1.1 приводит к тому, что лампа HL1 загорается (что свидетельствует об аварии генератора, точнее о том, что зарядка на аккумулятор не идёт). Если генератор не работает, то на катушку реле напряжение не поступает, так как диод VD1 не пропускает ток от аккумулятора GB1 на катушку реле. В то же время, когда генератор работает, то аккумулятор нормально заряжается, так как ток от генератора через диод проходит и поступает на аккумулятор.

Конечно, в реальном автомобиле схема может отличаться от приведённой на рис. 5. Вместо реле может использоваться транзистор или вообще все системы могут управляться микропроцессором. Но микропроцессоры и транзисторы – это уже другая история.

Для любопытных могу сказать, что сам генератор внутри тоже содержит несколько диодов. Дело в том, что современные генераторы вырабатывают переменный ток, в то время как в цепях питания автомобиля используется постоянный ток. Это значит, что выработанный генератором переменный ток, нужно преобразовать в постоянный, то есть «выпрямить». Этим и занимаются выпрямительные диоды.

Ну а для самых любопытных скажу, что на старых машинах были генераторы постоянного тока. Например, у моего отца когда-то был «Москвич-407», у которого был генератор постоянного тока. И этот Москвич можно было завести «с толкача» вообще без аккумулятора. Современную машину без аккумулятора не заведёшь. А всё потому, что генераторы переменного тока, которые устанавливаются в автомобилях, имеют обмотку возбуждения, на которую надо подавать постоянное напряжение, чтобы генератор начал работать.

4.6. Примеры практического применения диодов

Поскольку полупроводниковые приборы проводят ток преимущественно в одном направлении, то основным назначением большинства диодов является преобразование энергии переменного в энергию постоянного тока.

Примеры использования выпрямительных диодов

Рассмотрим две наиболее распространенные схемы выпрямителей на полупроводниковых диодах (линейных детекторов): однополупериоднуюидвухполупериодную.

На рис.4.10 приведены схема и временные диаграммы однополупериодного выпрямителя. В схеме (рис. 4.10, а) последовательно соединены генератор переменной ЭДС – е, диод – VDи нагрузочный резисторR_Н. Правильнее схему следовало бы называтьоднофазной однотактной, т.к. генератор ЭДС является однофазным и ток проходит через него только в одном направлении один раз за период (один такт за период).

Другие, более сложные схемы для выпрямления (двухфазные, трехфазные, двухтактные и т.д.), как правило, представляют собой комбинацию нескольких однофазных однотактных схем.

На практике генератором переменной ЭДС обычно служит силовой трансформатор, включенный в электрическую сеть (рис. 4.10,б). Роль нагрузочного сопротивления, т. е. потребителя энергии постоянного тока, в практических схемах играют те цепи и приборы, которые питаются от выпрямителя.

Будем считать, что генератор формирует синусоидальную ЭДС е = Е_m sin tи его внутренним сопротивлением можно пренебречь (если нельзя, то его учитывают обычным образом). Во время одного полупериода напряжение для диода является прямым и по цепи проходит ток, создающий на резистореR_Нпадение напряженияu_R. В течение следующего полупериода напряжение является обратным, тока практически нет иu

R= 0. Таким образом, через диод, нагрузочный резистор и генератор проходит пульсирующий ток в виде импульсов (рис. 4.10, в, г, д), длящихся полпериода и разделенных промежутками также в полпериода. Достаточно умножить значения тока наR_Н, чтобы получить кривую напряжения, т.к.u_R = i R_Н. График на рис. 4.10,д изображает напряжение на диоде. Амплитуда его положительных полуволн очень мала. Это объясняется тем, что когда проходит прямой ток, то большая часть напряжения источника падает на нагрузочном резистореR_Н, сопротивление которого значительно превышает сопротивление диода. При отрицательной полуволне ток практически в цепи отсутствует и падение напряжения наR_Нравно нулю. Все напряжение источника приложено к диоду и является для него обратным напряжением. Таким образом, максимальное значение обратного напряжения равно амплитуде ЭДС источника.

Полезной частью пульсирующего напряжения является его постоянная составляющая (среднее значение за период):

U_СР= U_МАХ/= 0,318 U_МАХ.(4.10)

Приближенно U_СРсоставляет 30% максимального значения.

Переменная составляющая имеет несинусоидальную форму. Для нее нулевой осью является линия, изображающая постоянную составляющую (рис. 4.11). Полуволны переменной составляющей на рисунке заштрихованы, причем площади положительной и отрицательной полуволн равны.

Переменная составляющая является «вредной» частью выпрямленного напряжения. Для ее уменьшения, т.е. для сглаживания пульсаций, применяют специальные сглаживающие фильтры (рис. 4.10, б).

В сглаживающем фильтре используются конденсаторы большой емкости, через которые ответвляется переменная составляющая тока, чтобы возможно меньшая ее часть проходила в нагрузку.

Для качественного сглаживания пульсаций необходимо выполнение условия:

1 / СR_Н. (4.11)

Из рис. 4.12 видно, что когда напряжение на диоде прямое, через диод проходит ток, заряжающий конденсатор до напряжения, близкого к Е_m.

В то время когда ток через диод не протекает, конденсатор разряжается через нагрузку R_Н. В каждый следующий полупериод конденсатор подзаряжается. Зарядка конденсатора С через сравнительно малое сопротивление диода происходит быстро. Разрядка через большое сопротивление нагрузки происходит медленно. Вследствие этого пульсации наR_Нрезко снижаются, а постоянная составляющая выпрямленного напряжения уже составляет (0,8 0,95)Е_m.

Необходимо отметить, что весьма опасным является короткое замыкание нагрузки, которое, в частности получается при пробое конденсатора сглаживающего фильтра. Тогда все напряжение источника будет приложено к диоду, ток станет недопустимо большим для диода и может произойти тепловой пробой.

На рис. 4.13 приведена схема и временные диаграммы двухполупериодного (мостового) выпрямителя. Схема содержит трансформатор, включенный в генераторную диагональ диодного моста, сопротивление R_М, включенного в другую – нагрузочную диагональ. Общая точка катодовVD1 иVD3 является положительным полюсом, а общая точка анодовVD2и VD4– отрицательным.

Если принять, что в первый полупериод потенциал верхнего конца вторичной обмотки положителен, то диоды VD1иVD4 ,будут открыты и в цепи нагрузки потечет ток. Вo второй полупериод полярность вторичной обмотки изменится, откроются диодыVD2иVD3, и ток вновь потечет по цепи нагрузки, причем в обоих случаях направление тока в нагрузке будет одинаковым. Среднее значение напряжения за один период будет в 2 раза больше, чем в схеме однополупериодного выпрямителя, т.е.:

U_СР= 2U_MAX /  = 0,636 U_MAX (4. 12)

Для сглаживания пульсаций и приближения среднего значения напряжения на нагрузке к выпрямляемому значению, используют сглаживающие фильтры.

Примеры использования стабилитронов

Примером использования стабилитронов может служить схема параллельного параметрического стабилизатора напряжения, приведенная на рис. 4.14.

Из ВАХ стабилитрона (рис 4.6,б) видно, что до наступления электрического пробоя обратный ток имеет очень малое значение, а в режиме пробоя он получается таким же, как и прямой ток, а обратное напряжение – в малых пределах.

Поэтому этот участок характеристики можно использовать для стабилизации напряжения. В схеме на рис. 4.14 нагрузка – потребитель, включена параллельно стабилитрону.

Если входное напряжение E начнет изменяться в ту или иную сторону, то будет изменяться ток стабилитрона, но напряжение на нем, а, следовательно, и на нагрузке останется почти постоянным. Для обеспеченияU_СТна нагрузке необходимо поддерживать режим электрического пробоя стабилитрона, а это возможно, если поддерживать его ток в пределахI_MIN  I_MAX. Это обеспечивается выбором номинала ограничивающего резистора. Его значение определяется из соотношения:

R_ОГР = (E_СР – U_СТ) / (I_СР + I_Н), (4.13)

где Е_СР= 0,5(Е_MIN+ Е_MAX) – среднее напряжение источника;

I_СР= 0,5(I_MIN+ I_MAX) – средний ток стабилизатора;

I_Н= U_СТ/ R_Н– ток нагрузки.

Это соотношение необходимо использовать при постоянном сопротивлении нагрузки и нестабильном напряжении источника питания.

Другим возможным режимом является, когда Е = const, аR_Низменяется в пределахR_{Н MIN}  R_{Н МАХ}. При этом значение ограничивающего резистора определяется из следующего соотношения:

R_ПР = (E – U_СТ) / (I_СР + I_{Н СР}), (4.14)

где I_{Н СР}= 0,5(I_{Н MIN}+I_{Н МАХ}), причем

I_{H MIN} = U_CT / R_{H MAX}иI_{H MАХ} = U_CT / R_{H MIN}.

Работу схему в этом режиме можно объяснить следующим образом. Поскольку R_ОГРпостоянно и падение напряжения на нем, равное Е -U_СТ, также постоянно, то и ток, протекающий черезR_ОГР, равныйI_СР + I_{Н СР}, должен быть постоянным. Но это возможно только в том случае, если ток стабилитронаIи токI_Низменяются в одинаковой степени, но в противоположные стороны и их сумма остается неизменной.

Примеры использования варикапов

Варикапы применяются главным образом для настройки колебательных контуров, а также в некоторых специальных схемах, например в так называемых параметрических усилителях, в качестве конденсаторов переменной емкости.

На рис. 4.15 приведена простейшая схема включения варикапа в колебательный контур.

Изменяя с помощью потенциометра Rобратное напряжение на варикапе, можно изменять резонансную частоту контура, управляя емкостью варикапа электрическим образом.

Диоды

Диоды Диод — это электронный компонент, который, как правило, пропускает ток только в одном направлении (за некоторыми исключениями, такими как стабилитроны и диоды регулятора тока). Они используются практически в каждом элементе электронного оборудования. В головных устройствах они практически всегда используются на входных клеммах питания для защиты головного устройства в случае обратной полярности (подключение проводов питания задом наперед). В усилителях они используются как выпрямители для преобразования переменного тока в постоянный. В большом проценте аудиооборудования в качестве регуляторов напряжения используются стабилитроны. В системах сигнализации обычно используются выпрямительные диоды для изоляции 2 источников срабатывания. Для выпрямительного диода общего назначения … когда напряжение на аноде больше, чем напряжение на катоде, ток будет течь через диод. Если напряжение меняется на противоположное, что делает катод более положительным, то ток не будет течь через выпрямительный диод (если не превышено максимальное номинальное обратное напряжение). Когда на диод подается напряжение и через диод протекает ток, на диоде будет падение примерно на 0,6 вольта. Зеленое прямоугольное устройство представляет собой токоограничивающий резистор. Это необходимо для предотвращения чрезмерного протекания тока через диод при подаче прямого напряжения. Значение, указанное синими флажками, — это то, что вы могли бы прочитать с помощью мультиметра, если бы красный щуп находился в указанной точке, а черный щуп был на земле (отрицательная клемма аккумулятора). —— Критически важный —— Adobe считает, что Flash-контент на веб-страницах слишком опасен для обычного пользователя Интернета. Практически для всех современных браузеров поддержка Flash была прекращена 1 января 2021 года. Это означает, что эти браузеры не будут отображать какие-либо интерактивные Flash-демонстрации/калькуляторы/графику на этом (или любом другом) сайте. Самое простое (не самое лучшее) решение на данный момент — загрузить расширение Ruffle для вашего браузера. Он отобразит файлы Flash там, где они были ранее заблокированы. В некоторых браузерах вам придется нажать на большую кнопку «воспроизведение», чтобы сделать апплеты/графику Flash видимыми. Альтернативой Ruffle для просмотра Flash-контента является использование альтернативного браузера, такого как старая портативная версия Chrome (Chromium), старая версия Safari для Windows или один из нескольких других браузеров. Дополнительную информацию о браузерах с поддержкой Flash можно найти ЗДЕСЬ. Это не так просто, как Ruffle, но любой, даже немного знакомый с панелью управления Windows и установкой программного обеспечения, может использовать Flash так, как это было задумано. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Когда напряжение на катоде больше напряжения на аноде, ток через диод течь не будет. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Несколько распространенных корпусов диодов. Корпуса большего размера используются в качестве выпрямителей в различных источниках питания, в том числе в автомобильных усилителях звука. Меньшие обычно используются, чтобы блокировать напряжение или позволить напряжению течь только в одном направлении. Диоды специального назначения: Прежде чем мы обсудим какие-либо конкретные типы специальных диодов, нам нужно показать, как связаны между собой напряжение на диоде и ток, протекающий через диод. На следующем графике показано напряжение по оси x и ток по оси y. Как вы можете видеть, для диода с прямым смещением, когда напряжение достигает ~ 0,6 вольт, ток начинает значительно увеличиваться. До того, как напряжение достигнет ~ 0,6 вольт, ток практически отсутствует. Выше ~0,6 В сопротивление току практически отсутствует. То же самое происходит, когда обратное напряжение приближается к обратному напряжению пробоя. Если вы нажмете кнопку «Sweep Voltage», напряжение будет меняться от наибольшего отрицательного значения до наибольшего положительного напряжения. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Стабилитроны: стабилитроны обычно используются для регулирования напряжения. Диоды используются с обратной полярностью по сравнению с их выпрямительными аналогами (вы подключаете их наоборот, чтобы они работали правильно). У всех диодов есть точка, в которой они будут проводить ток при приложении достаточного обратного напряжения. Большинство диодов повреждаются, когда обратное напряжение достигает пробивного (или лавинного) напряжения. В первую очередь это связано с отсутствием какого-либо токоограничивающего резистора. Цепи на стабилитронах имеют токоограничивающий резистор, включенный последовательно с диодом, как часть их конструкции. На приведенной ниже схеме вы можете увидеть, как положительный полюс батареи подключен к резистору. Другой конец резистора подключен к катоду стабилитрона. Другой конец стабилитрона, анод, соединен с землей. Если в качестве стабилитрона используется стабилитрон на 5,1 вольта, то напряжение на катоде стабилитрона будет очень близко к 5,1 вольта. Напряжение будет близко (но обычно не точно) к номинальному напряжению стабилитрона. Иногда вы можете получить напряжение, очень близкое к его номинальному напряжению стабилитрона, изменяя номинал резистора. Это изменяет ток, протекающий через диод. Если вы посмотрите на кривую, то увидите, что изменение тока (около напряжения пробоя) соответствует небольшому изменению напряжения пробоя. Этот тип схемы хорош для использования в качестве опорного напряжения, но не очень хорош для подачи регулируемого напряжения в цепи, которые потребляют большое количество тока. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Аналогия диода: На приведенной ниже схеме вы видите стабилитрон, подключенный к источнику напряжения с токоограничивающим резистором. Справа от электронной схемы вы видите резиновую ленту (голубого цвета), аналогичную резистору, и кусок нейлоновой нити (зеленый), аналогичный стабилитрону. В механической версии резистора/стабилитрона вы видите кусок веревки с петлей и резиновую ленту, лежащие на «земле», потому что к ним не приложено напряжение (сила). Когда вы «подаете напряжение», вы видите, как струна (стабилитрон на 5 вольт) растягивается до 5 вольт (дюймов) с помощью резиновой ленты. Сопротивления изменению напряжения нет, пока струна (стабилитрон) не достигнет 5 вольт. Любое напряжение от 0 до 5 вольт будет нерегулируемым и будет колебаться в зависимости от силы (напряжения), воздействующей на резинку. Когда симуляция заканчивается, вы видите, что сила, действующая на резиновую ленту, значительно больше, чем при напряжении около 5 вольт. Даже когда один конец резинки находится под напряжением 12 дюймов (вольт), кусок струны (стабилитрон) удерживает нижнюю часть резинки на уровне 5 дюймов (вольт). Резиновая лента (резистор) не дает разорваться струне, когда напряжение превышает 5 вольт (дюйм). Если бы не было резинки, а сила (которую мы будем считать бесконечно большой) превышала бы 5 дюймов (вольт), струна мгновенно порвалась бы. Если резистор имеет недостаточное сопротивление или резиновая лента подтягивается слишком высоко (выше 12 вольт/дюйм), струна/стабилитрон все равно может быть разрушена. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Теперь для максимальной путаницы, что, если у нас есть вторичная нагрузка на систему. Нагрузка будет действовать как вторая резинка, натягивающая первую резинку. Более высокая токовая нагрузка будет тянуть вниз сильнее. Чтобы поддерживать постоянное регулируемое напряжение, вы должны убедиться, что верхняя резиновая лента может прикладывать достаточную силу, чтобы преодолевать нисходящую силу нагрузки, и при этом выдерживать натяжение до 5 дюймов (вольт). Если сила, направленная вниз от нагрузки, слишком велика, а подтягивающий резистор (резинка) недостаточно жесткий, напряжение станет нерегулируемым. Пока подтягивающий резистор достаточно жесткий, чтобы подтянуть нагрузку до 5 вольт, у вас будет регулируемый источник на 5 вольт. Регулятор повышения тока: На приведенной ниже схеме показана схема, которая увеличивает доступный выходной ток при регулируемом напряжении. Ток, подаваемый на электронное устройство, будет проходить (по большей части) через транзистор. Это позволяет регулятору подавать ток на гораздо более жесткую (с меньшим сопротивлением) нагрузку. Пожалуйста, имейте в виду, что вы потеряете примерно 0,5-0,7 вольт через транзистор. Если вам нужно регулируемое напряжение примерно 15 вольт, вы должны использовать стабилитрон на 16 вольт. Это фактически даст вам регулируемое напряжение примерно 15,4 вольта. Если вам нужно более жесткое/более точное регулирование, вам придется использовать более сложную схему регулятора. Более сложные регуляторы показаны на странице операционного усилителя. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы этот апплет заполнил окно. Вычисление значения резистора: Для базового опорного напряжения выберите резистор, который будет пропускать от 1/4 до 1/2 допустимого тока стабилитрона. Поскольку стабилитроны оцениваются по количеству энергии, которую они могут рассеивать, а у вас есть 1-ваттный 5-вольтовый стабилитрон, используйте формулу P=I*E. Вы знаете, что номинальная мощность составляет 1 ватт, а напряжение 5 вольт (это стабилитрон на 5 вольт), так что. .. немного изменив формулу, мы имеем: I=P/E I=1/5 I=0,20 ампер Это максимальный ток, который стабилитрон может безопасно пропускать. Теперь, принимая во внимание, что мы используем стабилитрон только в качестве эталона, мы будем пропускать ток, достаточный только для того, чтобы стабилитрон работал правильно. Около 25% от максимального тока должно работать хорошо. 25% от 0,2 составляет 0,05 ампер. Я предполагаю, что мы используем нерегулируемое напряжение питания 13,5 вольт (батарея на 12 вольт). Разница между 5 вольт и 13,5 вольт составляет 8,5 вольт. Резистор должен будет упасть на 8,5 вольт при 0,05 ампер, чтобы должным образом ограничить ток. Если мы используем формулу E = I * R, мы имеем: 92/170 P=72,25/170 P=0,425 Вт Это означает, что резистор должен иметь сопротивление 170 Ом и должен рассеивать мощность 1/2 Вт или более. Резистор мощностью менее 0,425 Вт умрет ужасной, мучительной смертью. Эти значения обычно хорошо работают с текущим регулятором наддува. Если снять нагрузку с соединения резистор/стабилитрон, регулировка напряжения не будет выполняться, если потребляемый ток превышает 0,05 ампер. Все эти формулы можно найти на странице закона Ома. Вас могут заинтересовать другие мои сайты Все виды вещей: Этот сайт был запущен из-за страниц/информации, которые не подходили для других моих сайтов. Он включает в себя темы от резервного копирования компьютерных файлов до ремонта небольшого двигателя, программного обеспечения для трехмерной графики и базовой информации о диабете. Базовая макросъемка: Этот сайт знакомит вас с макросъемкой. Макросъёмка — это не что иное, как съёмка мелких объектов. Может потребоваться некоторое время, чтобы понять ограничения, связанные с этим типом фотографии. Без посторонней помощи людям будет сложно получить хорошие изображения. Понимание того, что возможно и что невозможно, значительно облегчает задачу. Если вам нужно сфотографировать относительно небольшие объекты (от 6 дюймов в высоту/ширину до нескольких тысячных долей дюйма), вам поможет этот сайт.0008 Ссылки и демонстрации пневматической винтовки: Если вас интересуют пневматические винтовки, этот сайт познакомит вас с доступными типами винтовок и многими вещами, которые вам необходимо знать, чтобы стрелять точно. Это также касается соревнований по полевым мишеням. Есть ссылки на некоторые из лучших сайтов и форумов, а также коллекция интерактивных демонстраций. Основные операции с компьютером: Этот сайт поможет всем, кто плохо знаком с компьютерами, а также тем, кто имеет базовые знания о компьютерах и хочет больше узнать о внутренних компонентах компьютера. Если у вас есть компьютер, который вы хотели бы обновить, но не знаете, с чего начать, этот сайт для вас. Базовая механика картинга: Этот сайт для тех, кто хочет начать участвовать в гонках на картах, но не совсем понимает, как работают различные детали. В основном это интерактивные демонстрации, которые показывают, как работают различные части карта. Вы должны помнить: 1. Ток будет течь только в одном направлении через диод. 2. Когда ток протекает через диод, напряжение на аноде будет примерно на 0,6 В выше, чем напряжение на катоде. Нажмите ЗДЕСЬ, чтобы посетить новый сайт друга, посвященный автомобильным аудиосистемам.

Диодная основа: символ, типы и применение

Всем привет, я Роуз. Сегодня я познакомлю вас с диодами. Диод — это электронное устройство, изготовленное из полупроводниковых материалов (кремний, селен, германий и др.). Он имеет однонаправленную проводимость, то есть при приложении прямого напряжения к аноду и катоду диода диод проводит. При подаче обратного напряжения на анод и катод диод выключается.

Ⅰ. Что такое Диод?

Кристалл, корпус и два электрода составляют диод. Как показано на изображении ниже, кристалл представляет собой PN-переход, и на обоих концах PN-перехода протянуты выводы, а в качестве упаковки для изготовления кристаллического диода используется пластик, стекло или металл. Положительный электрод, также известный как анод, вытягивается из области P, а отрицательный электрод, также известный как катод, вытягивается из области N.

 

Что такое диод

Ⅱ. Упаковка диода

1) Вставная упаковка (как показано ниже)

DO-41 (например, пластик 1N4007/SR240/SR260, стекло серии 1N47 и серии BZX85C и т. д.)

DO-35 (34 ) (например: 1N4148, серия BZX55C и т. д.)

DO-15 (например: пластиковый SR240, SR260 и т. д.)

DO-201AD (например: пластиковый пакет SR340, SR360, SR540 и т. д.)

ТО -220 (например: Schottky MBR10100CT, MBR20100CT и т. д.)

TO-92 (например: S8050, SS8050, S8550, SS8550 и т. д.)

TO-251 (например: 2SB1412 и т. д.)

TO-126 (например: B772, D882 и т. д.)

Мостовые кучи, такие как KBP, KBL, KBU, KBJ, GBP, GBL, GBU, GBJ, и т.д. все запакованы плагинами.

 

Комплект подключаемых модулей

2) Комплект для поверхностного монтажа (как показано ниже)

SOT-23 (например: MMBT3904, MMBT3906 и т. д.) 7.7, например, SOT-2890

)

SOD-123 (например: 1N4148W и т. д.)

SOD-323 (например: 1N4148WS и т. д.)

SOD-523 (например: 1N4148WT и т. д.)

DO-214AC (SMA, SMX) (например: M7 и т. д.)

DO-214AA (SMB) (например: SK24 и т. д.)

DO-214AB (SMC) (например: SK34 и т. д.)

LL-34 (например: LL4148 и т. д.)

SOD-123FL (например: RS07M и т. д.)

MD-S (например: мостовая куча MB6S и т. д.)

ABS (например: ABS10, и т.д.), и т.д. Как работает диод ?

Схема архитектуры атомной связи из чистого кремния

В чистом кремнии замена Si на фосфор P с валентным электроном 5 дает свободные электроны.

Генерация свободных электронов

Дырки образуются при легировании кремния бором с валентным электроном, равным трем.

Создание дырок

Полупроводники N-типа содержат 5-валентные элементы, в то время как полупроводники P-типа содержат 3-валентные элементы. А 9Диод 0159 создается при объединении полупроводников N-типа и P-типа.

Интересные вещи происходят на стыке двух полупроводников. Дырки и электроны в месте соединения успешно «держатся за руки» за счет взаимного притяжения.

Дырки и электроны объединяются для достижения успеха

В то же время край N-части будет несколько положительно заряжен из-за ухода электронов. Край части P, с другой стороны, заряжен отрицательно. Потенциальный барьер или внутреннее электрическое поле, возникающее в результате, запрещает любому электрону двигаться дальше. В результате ток в диоде при его выключении отсутствует.

Диод подключен к питанию

После этого подключаем диод к питанию. В этот момент источник питания притягивает электроны и дырки к двум крайним точкам, и ток не может генерироваться, что приводит к разрыву цепи.

Что произойдет, если питание изменится?

Если в источнике питания достаточно напряжения, чтобы преодолеть блокировку внутреннего электрического поля, электроны преодолеют потенциальный барьер, прыгнут в дырки P-типа и, в конце концов, мигрируют во внешнюю цепь, включив ее. Прямое смещение диода также известно как внешнее напряжение в этот момент.

 

Обратная мощность

Ⅳ. Types of Diode

1. Diodes are divided into 2 categories according to semiconductor materials:

1) Silicon diode (Si tube)

2) Germanium diode (Ge tube)

 

2. Диоды делятся на 2 категории по форме установки пакета:

1) Вставной пакет

2) SMD-упаковка

 

3. Диоды делятся на 3 категории в зависимости от структуры сварки стружки

1) Диод с точечным контактом

Импульсный ток проходит через очень тонкую металлическую проволоку поверхность гладкой полупроводниковой пластины, в результате чего один конец контактного провода и пластина прочно спекаются вместе, образуя «PN-переход».

Диод с точечным контактом

2) Диод с поверхностным контактом

Площадь «PN-перехода» диода с поверхностным контактом огромна, что позволяет пропускать большой ток (от нескольких ампер до десятков ампер). Он в основном используется в схеме «выпрямителя», которая преобразует переменный ток в постоянный.

Диод с поверхностным контактом

3) Планарный диод

Планарный диод — это тип кремниевого диода , который не только может проводить большой ток, но также стабильно и надежно работает и обычно используется в коммутационные, импульсные и высокочастотные цепи.

Планарный диод

4. Диоды классифицируются по назначению диоды и т. д.

(1) Диод TVS

1）Введение

Диоды подавления переходных напряжений (TVS), также известные как диоды подавления переходных процессов, представляют собой новый тип высокоэффективных устройств защиты цепей, которые широко используются . Он может похвастаться временем отклика менее наносекунды и высокой способностью поглощения импульсов.

2) Типовое применение

Устройства защиты от перенапряжений MOV и TVS устанавливаются на линии питания для двухуровневой защиты, а защита по синфазной и дифференциальной помехам выполняется на линиях L и N.

Конкретный метод заключается в установке мощного TVS в конце линии (переднем конце оборудования) в качестве защиты SPD второго уровня для дальнейшего ослабления амплитуды перенапряжения, а также в установке MOV на переднем конце линии. линия в качестве защиты SPD первого уровня для высвобождения части тока молнии. Как показано на диаграмме, напряжение сети находится в пределах безопасного допустимого диапазона напряжения E/I.

Typical Applications of TVS Diodes

(2)  Ultrafast Recovery Diode

1）Introduction

Fred (short for ultra-fast recovery diode) is a semiconductor diode with excellent switching characteristics и чрезвычайно быстрое обратное время восстановления. Он часто используется для свободного хода, поглощения, зажима, изоляции, вывода и других приложений. Входной выпрямитель позволяет полностью использовать функцию переключающего устройства.

2) Типичное применение

Используется в качестве обратного диода для однофазных или трехфазных инверторов в тяговых системах и системах ИБП с ШИМ-управлением и частотой коммутации выше 1 кГц.

Typical Applications of Ultrafast Recovery Diodes

Typical Applications of Ultrafast Recovery Diodes2

(3) Switching Diode

1）Introduction

A switching diode — это полупроводниковый диод, специально разработанный и изготовленный для включения и выключения цепей. Переход от включения к выключению или от выключения к включению занимает меньше времени, чем для обычных диодов. Серии 2AK, 2DK и другие являются наиболее распространенными, и они в основном используются в электронно-вычислительных машинах, импульсных и коммутационных схемах.

2) Типовое применение

В схеме VD1 является переключающим диодом, и его функция эквивалентна выключателю, который используется для включения и выключения конденсатор С2.

Цепь переключающего диода

  (4) Диод с быстрым восстановлением

Импульсные источники питания, широтно-импульсные модуляторы ШИМ, преобразователи частоты и другие электрические схемы в основном используют его. Используемые диоды являются либо обратными, либо демпфирующими диодами.

2) Типичное применение

Диоды быстрого восстановления могут использоваться для защиты от обратного включения в схеме защиты от обратного подключения на входе постоянного тока при типичных условиях, как показано на следующей диаграмме.

Этот тип связи прост и надежен. Ток цепи может плавно проходить через диод, если метод подключения цепи правильный. Когда цепь перевернута, ток не может течь, потому что PN-переход блокирует электроны, несущие ток, что приводит к защите от обратного соединения цепи.

Типичные области применения диодов с быстрым восстановлением

  (5) Стабилитрон

критическое обратное напряжение пробоя.

2) Типовое применение

Существует два типа цепей защиты от перенапряжения: цепи защиты от перенапряжения и цепи защиты от перенапряжения. Некоторым схемам и устройствам не разрешается работать при низком напряжении в течение длительного периода времени. В результате стабилитрон можно использовать в качестве схемы защиты от низкого напряжения, как показано на схеме ниже.

Типичные применения диодов Zener

(6) Schottky Diode

1) Введение

Dr. Schottky (Schottky) был изобретателем Schottky Diode, и SBDSKY DOOTTSKIO Барьерный диод, сокращенно SBD).

SBD создан по принципу перехода металл-полупроводник, который образован контактом металла и полупроводника. SBD — это форма диода с горячим носителем, который также известен как диод металл-полупроводник (контактный) или диод с поверхностным барьером.

2) Типичное применение

Из-за однонаправленной проводимости диода подача питания реверсируется, и диод Шоттки включается напрямую для защиты следующей цепи. На самом деле диод Шоттки здесь в первую очередь служит поглотителем перенапряжения, а аберрантное напряжение или высокие гармоники превышают напряжение пробоя диода Шоттки. Диод Шоттки проводит ток при подаче напряжения, защищая цепь от пробоя.

Диод Шоттки и выходная клемма 5 В образуют параллельную цепь при обратном напряжении, а поскольку полное сопротивление диода Шоттки низкое, для защиты выходной клеммы предусмотрены дополнительные шунты.

Типичные области применения диодов Шоттки

  (7) Выпрямительный диод

Рабочая частота низкая из-за значительной емкости перехода. Диоды с ПЧ более 1 А обычно упаковываются в металлический корпус для облегчения отвода тепла, тогда как диоды с ПЧ менее 1 А обычно полностью упаковываются в пластик.

2) Типичное применение

Основное назначение диодной цепи выпрямителя состоит в защите трехполюсного регулятора напряжения от выхода из строя путем предотвращения внезапного снижения или случайного короткого замыкания напряжения на входной клемме, а также заряд большого конденсатора на выходной клемме во времени. Напряжение сбрасывается через выпрямительный диод, когда выходное напряжение превышает входное. Когда выходное напряжение трехвыводного стабилизатора напряжения превышает входное напряжение, трехвыводное напряжение легко разрушается.

Типичные области применения выпрямительных диодов

 

Ⅴ. Сравнение диодов

Диоды Шоттки с обычными диодами

Начальное падение напряжения при включении кремниевой трубки составляет около 0,5 В, обычное падение напряжения при включении составляет около 0,7 В, а падение напряжения при предельный ток составляет около 1В для обычных диодов. Германиевая лампа имеет падение напряжения при раннем включении около 0,2 В, нормальное падение напряжения при включении около 0,3 В и падение напряжения при включении около 0,4 В при приближении к предельному току. Начальное падение напряжения при включении в течение диодов Шоттки составляет около 0,4 В, обычное падение напряжения при включении составляет около 0,5 В, а падение напряжения при включении в сторону предельного тока составляет около 0,8 В.

 

Подавители переходных напряжений VS Диоды для защиты от электростатического разряда

Электростатический разряд в основном используется для предотвращения электростатического разряда, в то время как TVS в основном используется для подавления переходного напряжения. Для защиты от статического электричества требуется низкая емкость, часто от 1 до 3,5 PF, с которой может легко справиться электростатический разряд. Телевизоры, с другой стороны, не могут этого сделать из-за их сравнительно большой емкости.

 

Светоизлучающие диоды VS Лазерные диоды

В светодиодах для получения света используется спонтанное излучение носителей, инжектированных в активную область, тогда как в ЛД для получения света используется лазерное излучение. Светодиодный свет излучается в случайном направлении, в то время как свет LD излучается в том же направлении и с той же фазой. Фотоны, произведенные в ЛД, колеблются и усиливаются в резонаторе, тогда как фотоны, произведенные в светодиодах, этого не делают. Спектральная плотность светодиода на несколько порядков больше, чем у ЛД, мощность светового потока мала, а угол расходимости велик. Индикаторы для электрического оборудования, такого как светофоры, обычно используют светодиоды. Он имеет длительный срок службы, а также высокую эффективность фотоэлектрического преобразования.

 

Ⅵ. Применение диодов

1. Выпрямление

Благодаря однонаправленной проводимости диоды могут преобразовывать переменный ток в однонаправленный импульсный постоянный ток.

2. Переключатель

Сопротивление диода чрезвычайно мало при подаче прямого напряжения, и он находится во включенном состоянии, что сравнимо с электризацией; при подаче обратного напряжения сопротивление огромно, и он находится в выключенном состоянии, точно так же, как выключен выключатель. Свойства переключения диода можно использовать для создания различных логических схем.

3. Ограничение

Прямое падение напряжения практически не меняется при включении диода (0,7В для кремниевых ламп и 0,3В для германиевых). Из-за этого свойства диоды часто используются в качестве ограничивающих элементов в цепях, ограничивая амплитуду сигнала определенным диапазоном.

4. Свободный ход

Играет роль свободного вращения в индуктивных нагрузках, таких как индуктивности и реле импульсных источников питания.

5. Дисплей

Диоды обычно используются в VCD, DVD, светофорах и других дисплеях.

 

Ⅶ. Часто задаваемые вопросы

Существует множество различных типов диодов, доступных в зависимости от потребностей схемы, включая, среди прочего, выпрямительные диоды, переключающие диоды, светоизлучающие диоды, диоды Шоттки, стабилитроны и диоды для высокочастотных применений.

1. Что такое диод?

Электронное устройство из 9Полупроводниковые материалы 0159 известны как диоды (кремний, селен, германий и т. д.). Он проявляет однонаправленную проводимость, что означает, что он проводит, когда прямое напряжение подается на анод и катод диода. Диод выключается, когда на анод и катод подается обратное напряжение. В результате состояния включения и выключения диода совпадают с состояниями включения и выключения переключателя.

Диоды и резисторы, конденсаторы, катушки индуктивности и другие компоненты, используемые в различных электронных схемах для разумного соединения для формирования цепей с различными функциями, такими как выпрямление переменного тока, обнаружение модулированных сигналов, ограничение и ограничение амплитуды, напряжение питания контроль. Другие функции включают регулировку напряжения. В обычных радиосхемах, а также в других бытовых и промышленных схемах управления используются диодные дорожки.

 

2. Какие существуют типы диодов?

Существуют малый сигнальный диод, большой сигнальный диод, стабилитрон, светоизлучающие диоды (светодиоды), диод постоянного тока, диоды Шоттки, диод Шокли, ступенчатый восстанавливающий диод.

 

3. Какие бывают диоды и их типы?

Диод — это двустороннее электрическое устройство, пропускающее ток только в одном направлении. Большинство диодов изготовлены из полупроводников, таких как кремний, хотя в некоторых случаях также используется германий (германий). Может быть полезно обобщить различные типы доступных диодов.

 

4. Как идентифицировать диоды Шоттки?

В прямом и обратном направлениях измеряются диоды Шоттки. Наблюдения на рис. 8-25 показывают, что трубка представляет собой кремниевый диод, если а. Показание прямого напряжения на германиевом диоде должно быть менее 0,3 В.

 

5. Для чего нужен диод?

Системы связи, такие как ограничители, ограничители и шлюзы; компьютерные системы, такие как логические вентили, приспособления; системы электропитания, такие как выпрямители и инверторы; телевизионные системы, такие как фазовращатели, ограничители и светильники; радиолокационные схемы, такие как схемы управления усилением, параметрические усилители и т.