Как работают диоды: Принцип работы полупроводникового диода — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Что такое диод и как он работает?

Содержание:

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

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

Что такое диод.

Что такое полупроводниковый диод – выпрямитель переменного тока

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

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

Размеры диодов.

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

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

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

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

Разные типы диодов.

Как работает диод

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

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

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

Виды диодов.

Диоды и их разновидности

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

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

Материал в тему: как определить мощность тока.

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

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

Какие разновидности диодов существуют.

Существует несколько основных видов диодов:

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

Схема выпрямления

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

Интересно почитать: все о законе Ома.

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

Выпрямительный диод.

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

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

Интересно почитать! Что такое варистор и где его применяют.

Что означает ВАХ диода?

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

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

ВАХ диода.

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

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

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

Для чего используют диоды и как включать в цепь?

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

Материал в тему: что такое электрическая цепь.

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

Заключение

Рейтинг автора

Написано статей

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

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

www.radiostorage.net

www.electrikam.com

www.beam-robot.ru

www.elquanta.ru

www.popayaem.ru

www.vsbot.ru

www.cxem.net

www.eltechbook.ru

ПолупроводникиВиды и устройство оптронов (оптопар)

ПолупроводникиРазновидности указателей напряжения. Указатели напряжения до 1000В

принцип работы, типы, 7 важных применений

СОДЕРЖАНИЕ

Определение
Символ диода
Важные особенности
Техника смещения диодов
Важные типы
Применение диодов

Что такое диоды?

Определение диода:

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

Различные типы диодовs

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 более высоком напряжении, чем анод, 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 примерно 0.6 В для кремния, 0.3 В для германия и 1 В для селена соответственно.

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

Символ диода:Символ диода

Важные особенности диодов:

Диод — двухконтактный электронный компонент
У него меньшее сопротивление в одном направлении и выше в другом.
Большинство диодов изготовлено из кремния.
Падение напряжения при прямом смещении составляет примерно 0.7 В.
При обратном смещении область обедненного слоя будет увеличиваться.

Различные типы диодов:

1. PN переходный диод —

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

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, который при воздействии света создает разность потенциалов.

4.   Диод Шоттки —
Это связано с соединением полупроводника с металлом. Когда-то известный как диод с горячей несущей ».
5.   Туннельный диод —
Полупроводниковый диод с отрицательным сопротивлением из-за туннелирования ».
6.    Варакторный диод —
Диод с изменяющейся внутренней емкостью при изменении обратного напряжения ».
7.   Стабилитрон —
Диод особого типа, позволяющий току проходить 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 он может проводить.
Диод обычно является PN переходом.
Это барьерный потенциал. Чтобы преодолеть эту проблему, приложив дополнительное напряжение к pn переходу, он может быть проводящим.
Таким образом, ток будет проходить через pn переход, когда потенциал барьера не учитывается.
Он с двумя металлическими проводниками известен как pn переход.
Процесс подачи внешнего напряжения — это смещение канала.
Прямое смещение:Диод в прямом смещении
Изображение Фото: С-кей , PnJunction-диод-ForwardBias, CC BY-SA 2.5
Аккумулятор подключил клемму + ve к стороне p диода pn перехода, а затем подключил клемму -ve к стороне n.
Если мы приложим внешнее напряжение, которое больше, чем потенциальный барьер, тогда он начнет проводить ток, чтобы пройти
Диод подключен к источнику постоянного напряжения (В).
Напряжение на диоде называется прямой характеристикой диода с pn переходом.
Ток через диод не течет до тех пор, пока не будет достигнуто значение A, поскольку внешнее напряжение V_f противостоит встроенному напряжению, значение которого равно 0.
Однако напряжение увеличивается выше А, и ток диода быстро уменьшается.
Если прямой ток идет внешне назад, он отсекает ось напряжения в точке, от которой V_k можно определить
Обратное смещение:Диод в обратном смещении
Изображение Фото: С-кей, PnJunction-диод-ReverseBias, CC BY-SA 2.5
Если напряжение подается на диоды pn перехода, клемма ve подключается 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 положительной клемме.
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 срезанное напряжение, известное как состояние включения.
При обратном смещении только источники тока малого напряжения с обратным приложенным напряжением, меньшим, чем значение пробоя, известны как выключенное состояние.
При переключении свойство диода переключается из включенного состояния прямого смещения в выключенное состояние обратного смещения или наоборот.
Применение диодов
коррекция:
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 отключается, энергия, которую она хранит, должна куда-то уходить. Без надлежащей защиты схемы накопленная энергия может привести к всплескам 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 контроль:
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.
Дополнительные статьи по электронике нажмите здесь.
How Diodes Work :: The Quantizer

Диоды работают, позволяя току течь в одном направлении, но предотвращая протекание тока в противоположном направлении (за исключением некоторых особых случаев)

Как создаются диоды

Диоды создаются путем взятия положительно заряженный кусок кремния (p-типа) и отрицательно заряженный кусок кремния (n-типа) и соединение их вместе. Это сформирует p-n переход. Когда вы создаете этот p-n-переход, некоторые электроны в материале n-типа перетекают в материал p-типа, потому что они притягиваются к положительному заряду. Когда эти электроны втекают в полупроводник p-типа, они оставляют дырки на краю полупроводника n-типа, что придает ему слегка положительный заряд. Это продолжается до тех пор, пока положительный заряд на краю материала n-типа не станет достаточно большим, чтобы начать притягивать выборы назад. Как только положительный заряд в материале n-типа сравняется с отрицательным зарядом, ощущаемым электронами в материале p-типа, возникнет баланс заряда.

Отрицательный заряд в материале p-типа происходит от электронов, которые перетекают из n-типа в p-тип. Кроме того, положительный заряд создается дырками, оставленными электронами при переходе из материала n-типа в материал p-типа.

Это соединение называется областью обеднения, и это основа того, как создается диод.

Как работают диоды

При подаче положительного напряжения на отрицательную сторону диода (сторона n-типа) обедненная область разрушается и электроны могут свободно течь. Это известно как прямое смещение диода. Однако, если заряд реверсирован (обратное смещение), область истощения увеличивается и предотвращает протекание тока в противоположном направлении. Это основы того, как работает диод, позволяя электрическому току течь в одном направлении, а не в другом.

Способность диодов пропускать ток в одном направлении, но не в другом, позволяет создавать всевозможные полезные схемы.

Защита от обратного тока.
Диоды можно использовать для предотвращения включения чего-либо в обратном направлении, обеспечивая защиту от обратного тока.

Преобразование переменного тока в постоянный. Диоды можно использовать для приема переменного тока и перенаправления обоих циклов таким образом, чтобы они оба проходили через нагрузку одинаковым образом. Это называется выпрямителем и часто используется для преобразования сигнала переменного тока в сигнал постоянного тока 9.0022
Светодиоды. Диоды могут излучать свет, что позволяет использовать их во всех интересных приложениях, таких как индикация состояния или отображение информации, например уровня громкости.

Регулирование напряжения. Специальный диод, называемый стабилитроном, предназначен для подключения в обратном направлении (обратное смещение, если вы хотите быть техническим) и обладает крутым свойством обеспечения стабильного выходного напряжения, таким образом, обеспечивая стабилизацию напряжения.

Обратный диод — диод, используемый для рассеивания тока, вызванного индуктивным характером двигателей постоянного тока.

Силовые диоды

Светоизлучающие диоды

Диоды Шоттки

Стабилитрон

Некоторые термины, используемые в связи с диодами, включают аноды и катоды. Просто нужно было указать, о каком конце диода вы говорите. Положительная клемма является анодом. Где в качестве отрицательного вывода катод. Это означает, что для диода с прямым смещением ток (обычный) идет от анода к катоду.

Если к отрицательной стороне диода приложить положительное напряжение, то область обеднения будет увеличиваться, что блокирует протекание тока в этом направлении. Это заставляет диод действовать как разомкнутая цепь и называется обратным смещением диода. Предотвращение протекания тока в обратном направлении смещения является полезным свойством диодов, однако одна особенность обратного смещения заключается в том, что область обеднения не может расти бесконечно. В конце концов область истощения станет достаточно большой, чтобы поглотить весь материал p-типа и n-типа, достигнув так называемого
насыщенность . В этот момент диод больше не может предотвратить протекание тока, и ток будет течь в противоположном направлении. Это звучит как что-то плохое, и в большинстве случаев это так. Тем не менее, есть несколько умных людей, которые воспользовались этой характеристикой и создали диоды, предназначенные для работы в обратном направлении, что позволяет им работать в качестве регуляторов напряжения. это стабилитроны

Проверенный и надежный способ преобразования переменного тока (переменного тока) в постоянный (постоянный ток) в источниках питания — использование четырех диодов для создания двухполупериодного мостового выпрямителя. Это устройство в основном управляет потоком переменного тока, так что все пики идут в одном направлении, создавая то, что мы называем 9.0045 пульсация постоянного тока
. Все, что вам нужно, это подключить конденсатор к выходу выпрямителя, чтобы он мог заряжаться и сопротивляться изменению напряжения. Бам! вы только что преобразовали вход переменного тока в выход постоянного тока, используя четыре диода и несколько конденсаторов…красиво 🆒.

Если вам по какой-то причине не нравится отрицательная половина сигнала переменного тока и вместо этого вы хотите использовать только положительную сторону, то вам повезло. Для половины количества диодов вы можете получить половину сигнала, используя однополупериодный выпрямитель. Это именно то, на что это похоже, он использует два диода вместо четырех из двухполупериодного выпрямителя и выдает только полуволну. Положительная половина или отрицательная половина в зависимости от того, как она подключена. В результате вместо последовательных серий горбов на выходе выпрямителя вы получаете все новые горки. Как и в случае полноволнового варианта, если вы установите достаточную емкость на выходе этой схемы, она сгладит эти неровности и превратит ее в выход постоянного тока. Кроме того, использование однополупериодного выпрямителя может быть полезным способом подсчета частоты сигнала переменного тока. Например, вы можете подать полуволновой сигнал в схему, которая будет увеличиваться при превышении порогового значения напряжения.
Это приведет к подсчету для каждого цикла, что позволит вам измерить частоту входного переменного тока.

Диоды также используются для предотвращения протекания тока в цепи в неправильном направлении. Как правило, для этого мы используем силовые диоды
, потому что они сконструированы так, чтобы через них протекал больший ток в прямом направлении смещения. Одно замечание о силовых диодах. Какая-либо магия, которую им нужно вложить в них, чтобы обеспечить возможность сильного тока, заставляет их падать больше напряжения, около 1,1 В (2n4001 [обратите внимание на падение напряжения в прямом направлении]) Взгляните на следующий пример, чтобы увидеть, как достигается защита от обратного тока с помощью силового диода.

В приведенной выше схеме вы можете видеть, что если кто-то подключит питание к цепи в неправильном направлении, силовой диод будет смещен в обратном направлении и прекратит протекание тока. Простое решение потенциально разрушительной проблемы для электронных устройств ⚡

Большинство диодов рассчитаны на прямое смещение, и при обратном смещении они будут блокировать протекание тока…это верно для большинства, но не для всех диодов.
Фактически, диоды Зенера предназначены для обратного смещения. Это связано с тем, что стабилитроны спроектированы так, чтобы достигать напряжения пробоя стабилитрона (насыщения) и проводить ток в обратном направлении смещения. При обратном смещении стабилитрон будет поддерживать довольно постоянное напряжение на нем в широком диапазоне входных напряжений. Вот пример, представьте, что у нас есть цепь, содержащая резистор, включенный последовательно с диодом Зенера, предназначенный для достижения пробоя при 3 В. Затем мы подаем 5v на нашу схему. Это приведет к тому, что диод Зенера будет проводить ток в обратном направлении, и падение напряжения на нем составит около 3 В, а на последовательном резисторе — остальные 2 В. Кроме того, если входное напряжение увеличивается до 10 В, напряжение на стабилитроне все равно будет падать примерно на 3 В, а на последовательном резисторе — на 7 В. Вот как мы используем стабилитроны в качестве регуляторов напряжения.

Вы наверняка уже видели этих плохих парней. Именно они производят большую часть мигающих и непрерывных огней, которые вы видите в своей электронике. Они работают так же, как и большинство других диодов, но были спроектированы так, чтобы излучать свет другого цвета, чем те, которые используются для управления потоком тока или в двухполупериодных мостовых выпрямителях, хотя это было бы круто увидеть. Представьте себе низкочастотный сигнал переменного тока, который вы могли бы обнаружить своими глазами, проходящий через светодиоды… возможно, нам следует его создать.

При использовании двигателя постоянного тока в электрической цепи он имеет как резистивное, так и индуктивное свойство. Почему это важно? Хорошо, когда ток течет через индуктор, он создает магнитное поле, пока течет ток. Как только приложенное напряжение будет удалено, магнитное поле разрушится, вызывая ток в цепи. Обычный способ справиться с этим током, который течет после отключения питания, — это поставить диод параллельно двигателю постоянного тока. Что будет делать этот обратный диод, так это обеспечить путь для рассеивания потока электронов, вызванного коллапсом магнитного поля, созданного в двигателе.
Задача решена!

Диоды

Диод, или «выпрямитель» — это любое устройство, через которое электричество течь только в одном направлении. Первыми диодами были кристаллы, использовавшиеся в качестве выпрямителей в домашних радиокомплектах. Слабый радиосигнал был подан в кристалл через очень тонкую проволоку, называемую кошачьей усы. Кристалл удалил высокочастотное радио несущий сигнал, позволяющий часть сигнала со звуковой информацией прозвучать громко и ясно. Кристалл был заполнен примесями, делая некоторые секции более устойчивыми к электрическому потоку, чем другие. Для использования радио требовалось расположить кошачьи усы над правильный вид примеси, чтобы заставить электричество течь через кристалл к выходу под ним.

Однако в то время никто толком не понимал примеси — затем в 1939 году Рассел Оль случайно обнаружил, что именно граница между участками разной чистоты делала хрустальная работа. Теперь, когда принцип их работы понятен, производители сделать кристаллические диоды, которые работают намного более стабильно, чем те, в этих оригинальных радиокомплектах.

Кристаллический диод состоит из двух различных типов полупроводники рядом друг с другом. Одна сторона свободна для электронов путешествовать; одна сторона намного жестче. это что-то вроде пытаясь проплыть через бассейн, наполненный водой, а затем через бассейн наполненный грязью: плыть по воде легко; плавание через грязь почти невозможна. Электрону кажутся некоторые полупроводники как вода, некоторые как грязь. (Для получения дополнительной информации см. полупроводники во всем, что вы когда-либо Хотел узнать о проводимости.)

Одна сторона границы полупроводника подобна грязи, один как вода. Если вы попытаетесь получить электричество, чтобы двигаться из грязи сторона к воде, нет никаких проблем. Электроны просто прыгают через границу, образуя течение. Но попробуй сделать электричество иди в другую сторону и ничего не будет. Электроны, которые не нужно много работать, чтобы путешествовать по воде, просто нет достаточно энергии, чтобы сделать это в сторону грязи. (В реальной жизни есть всегда есть несколько электронов, которые могут течь в неправильном направлении, но не достаточно, чтобы иметь большое значение.)

Эта граница оказалась решающей для нашего Повседневная жизнь. Диоды изменяют переменный ток, который приходит из розетки в постоянный ток, который большинство бытовых приборов необходимость. А транзисторам для работы нужно две таких границы.

Ресурсы:
— Как все работает , Дэвид Маколей
— Физика для ученых и инженеров Пола Фишбейна, Стивен Гасиорович и Стивен Торнтон
— Фейнмановские лекции по физике Ричарда Фейнмана

-PBS Online- -Сайт Кредиты- -Фото Кредиты- -Отзывы-

Авторское право 1999 г.