Основное свойство диода: 1. Частота импульсов автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе определяется

Содержание

1. Частота импульсов автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе определяется


1. Частота импульсов автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе определяется


2.напряжением питания


3.температурой окружающей среды


4.частотой импульсов питающего напряжения


5.фазой


2. Триггером называют устройство:


1.с двумя устойчивыми состояниями


2.с одним устойчивым состоянием


3.с тремя устойчивыми состояниями


5.для генерации импульсов


3. Логические переменные могут принимать значения:


1.0 и 1


2.действительные


3. любые


4.положительные


5.целые


4. Основные характеристики дросселя:



1.индуктивность L


2.сопротивление R


3.емкость С


4.частота f


5.мощность P


5. Коэффициент усиления по напряжению транзисторного каскада определяется


1.


2.


3.


4.


5.


6. Соотношение между основными параметрами полевого транзистора имеет вид:


1. =SRi


2.Ik= Iб


3.Ik= IЭ


4.R=U/I


5.Iб=(1- ) IЭ


7. Полупроводниковый диод применяется в устройствах электроники для цепей:



1.выпрямление переменного напряжения;


2.усиление напряжения;


3.стабилизации напряжения;


4.регулирования напряжения;


5.защиты от перенапряжений;


8. Тиристор используется в цепях переменного тока для …


3.усиления тока;


4.изменения фазы напряжения;


5.защиты от перенапряжений;


9. Входы операционного усилителя имеют название:


1.инвертирующий и неинвертирующий;


2.прямой и обратный;


3.прямой и инвертный;


4.положительный и отрицательный;


5.фазный и нейтральный;


10. Выходы тригерра имеют название:



1.Прямой и инвертный


2.Пoложительный и отрицательный:


4.инвертирующий и неинвертирующий;


5.фазный и противофазный


11. Полупроводниковый стабилитрон имеет структуру.


1.p-n


2.p-n-p


3.n-p-n


4.p-n-p-n


5.p-i-n


1.КI= Iвых / Iвх


2.


3.КI= Uвх / Uвых


4.


5.КI= Iвх / Iвых


13. Положительная обратная связь используется в:


1.генераторах


2.выпрямителях


3.усилителях


4.стабилизаторах


5.источниках питания


14. В системе h-параметров статическому коэффициенту усиления транзистора по току соответствует:


1.h21Э


2.h21б


3.h11Э


4.h11б


5.h22Э


15. В каком классе работает транзисторный усилитель мощности, если ток покоя оконечного каскада не равен нулю:


1.B


2.D


3.A


4.E


5.C


16. Какой вид связи между каскадами используются в усилителях постоянного тока:


1.Непосредственная


2.параллельная


3.емкостная


4.последовательная


5.трансформаторная


17. Блокинг-генератор – это устройство для формирования:


1.коротких импульсов


3.синусоидального напряжения


4.выпрямленного напряжения


5.линейно-изменяющегося напряжения


18. Наименьшим выходным сопротивлением обладает схема включения транзистора с:


1.ОК


2.ОБ


3.ОИ


4.ОЭ


5.ОС


19. Триггер со счетным входом переключается при:


1.поступлении на вход следующего импульса


2.изменении полярности входного импульса


3.изменении амплитуды входного импульса


4.изменении питающего напряжения


5.изменении длительности входного импульса


20. Полупроводниковый стабилитрон имеет структуру.


1.p-n


2.p-n-p


3.n-p-n


4.p-n-p-n


5.p-i-n


21. Коэффициент усиления транзисторного каскада по току


1.КI= Iвых / Iвх


2.


3.КI= Uвх / Uвых


4.


5.КI= Iвх / Iвых


22. Коэффициент усиления транзисторного каскада по мощности



1.КР = Рвых / Рвх


2.КР = Рвх / Рвых


3.КР = Sвых / Sвх


4.КР = Sвх / Sвых


5.КР = Qвых / Qвх


23. Напряжение между входами операционного усилителя


1.равно 0


2.равно Uпит


3.больше 0


4.Равно Uо.с.


5.меньше 0


24. Коэффициент усиления инвертирующего операционного усилителя с обратной связью


1.К=Roc/Rвх


2.К=(Rвх+Roc)/ Roc


3.К=Rвх/Roc



4.К= Rвх/(Rвх+Roc)


5.К= Roc/(Rвх+Roc)


25. Операционный усилитель работает с входными сигналами


1.токовыми


2.температурными


3.напряжения


4.шумовыми


5.логическими


26. Отрицательная обратная связь в усилителях используется с целью


1.повышения стабильности усилителя;


2.повышения коэффициента усилителя;


4.снижения напряжения питания;


5.уменьшения тока покоя усилителя;


27. На входе мультивибратора формируется напряжение


1.прямоугольное


2.синусоидальное


3.линейно-изменяющееся


4.постоянное


5.трапециидальное


28. Коэффициент усиления по мощности эмиттерного повторителя


1.Кр


2.Кр>1


3.Кр>>1


4.Кр=0


5.Кр=1


29. Коэффициент усиления истокового повторителя по напряжению


1.KU


2.KU=0


3.KU>1


4.KU>>1


5.KU=1


30. Коэффициент усиления по напряжению каскада с ОЭ


1.KU>>1


2.KU=1


3.KU


4.KU=0


5.KU


31. Основная характеристика резистора:


1.сопротивление R


2.индуктивность L


3.емкость С


4.Индукция В


5.ЭДС Е


32. p-n переход образуется при контакте:


1.полупроводник- полупроводник


2.металл-металл


3.металл-полупроводник


4.металл-диэлектрик


5.полупроводник-диэлектрик


33. Полупроводниковый диод имеет структуру.


1.p-n


2.n-p-n


3.p-n-p


4.p-n-p-n


5.n-p-n-p


34. Электроды полупроводникового диода имеют название:


1.Катод, анод


2.База, эмиттер


4.База1, база2


5.Сетка, анод


35. Электроды полупроводникового транзистора имеют название:


1.коллектор, база, эмиттер


2.анод, катод, управляющий электрод


3.сток, исток, затвор


4.анод, сетка, катод


5.База1, база2, эмиттер


36. Какие системы параметров используют для биполярных транзисторов:


1.h, Y, Z


2.A, B, C


3.X, Y, Z


4.


5.


37. В какой из схем включения биполярного транзистора достигается наибольшее входное сопротивление


1.ОК


2.ОЭ


3.ОБ


4.ОИ


5.ОС


38. Соотношение между током базы и током эмиттера в усилительном каскаде с ОБ имеет вид:


1.


2.


3.


4.


5.


39. Соотношение между током коллектора и током базы транзистора в схеме с ОЭ имеет вид:


1.


2.


3.


4.


5.


40. Коэффициент усиления по напряжению эмиттерного повторителя


1.КU


2.КU=0


3.КU>1


4.КU=


5.КU=1


41. При работе транзистора в ключевом режиме ток коллектора равен нулю:


1.Режим отсечки


3.В активном режиме


4.Режим А


5.Режим В


42. На выходе транзисторного мультивибратора формируются:


1.прямоугольные импульсы


2.синусоидальное напряжение


3.треугольные импульсы


4.выпрямленное напряжение


5.постоянное напряжение


43. Скважностью импульса называют соотношение:


1.


2.


3.


4.


5.


44. Частота импульсов автоколебательного мультивибратора на операционном усилителе определяется


1.Постоянной времени R-C цепи обратной связи


2.Напряжением питания


3.Температурой окружающей среды


4.Частотой импульсов питающего напряжения


5.Фазой


1>0>1>1>1>



Достарыңызбен бөлісу:

Диод — прверка исправности — Диоды — РАДИОДЕТАЛИ — Каталог статей

     Основным свойством диода является односторонняя проводимость тока. Ток через диод возникает только при положительном потенциале на аноде относительно катода. При обратной полярности ток через диод практически равен нулю.

    Приборы, имеющие одностороннюю проводимость, называются электрическими вентилями. Сопротивление вентиля зависит от величины и знака приложенного напряжения. У идеального вентиля при одном (прямом) знаке напряжения сопротивление равно нулю, а при другом (обратном) — бесконечности

Проверка исправности полупроводникового диода

     Для проверки исправности полупроводникового диода включаем цифровой мультиметр в режим измерения сопротивления на предел, отмеченный значком (). Данный режим предназначен для тестирования P-N переходов. Его особенностью является то, что индицируемое значение сопротивления на этом пределе численно равно прямому напряжению на переходе в милливольтах.

    Далее подключать щупы к выводам диода. 

 Рис.1

    При этом у исправного диода сопротивление в прямом смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к аноду диода (как на Рис.1), должно быть значительно меньше сопротивления в обратном смещении, когда плюсовой щуп омметра подключен к катоду диода.
    Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях близки к нулю, диод неис-правен , неисправность — пробой.
    Если сопротивления диода в прямом и обратном смещениях бесконечно большие, диод неисправен , неисправность — обрыв .
    Если при замере обратного сопротивления стрелка прибора не устанавливается твердо, а все время «плавает», диод неисправен, неисправность — увеличение тока утечки .
    Полярность щупов мультиметра, подключенного при измерениях в прямом направлении укажет положение анода и катода. Красный щуп («+») в этом случае будет подключен к аноду диода, чёрный («—») — к катоду. Численные значения прямого напряжения на переходе равны:
                               • 200 – 400 мВ для германиевых диодов.
                               • 500 – 800 мВ для кремниевых диодов;

    Во избежание прогрева при измерениях не следует держать диод за корпус.

 

    Если вы пытаетесь определить исправность диода не вапаивая его из схемы, следует учитывать, что результаты измерений будут искажены из-за шунтирующего действия других элементов схемы, включённых между анодом и катодом диода. Поэтому, для однозначного определения исправности диода (кстати, это справедливо и для других элементов), необходимо одну ножку диода от схемы таки отсоединить (отпаять).

      Если вы обнаружили неисправный диод в схеме, его нужо заменить. На корпусе неисправного диода необходимо считать его марку, и подобрать точно такой же. Если вы не смогли найти для замены вышедшего из строя такой же марки, можно подобрать его аналог — другой диод, по своим параметрам не хуже вышедшего из строя.

      Для принятия технически грамотного решения при подборе аналога необходимо воспользоваться справочной информацией (даташитом), который легко найти, вбив в любой поисковик марку диода. По каким же параметрам следует подбирать аналог? А вот по таким:

 Основные параметры диодов

      Для выпрямительных диодов наибольшее значение имеют следующие параметры:

  • Максимально допустимый прямой ток IПР.МАКС — определяет максимальный ток нагрузки, который диоды смогут выдержать. Превышение IПР.МАКС. приводит к тепловому пробою и повреждению диода;

  • Максимально допустимое обратное напряжение UОБР.МАКС. – это наибольшее обратное напряжение, которое в течение длительного времени может быть приложено к диоду, не вызывая изменение его параметров. Оно должно быть как минимум в два раза больше рабочего напряжения.

​     Для диодов, работающих на высоких частотах важен такой параметр как ёмкость PN перехода, так как с увеличением частоты сопротивление этой ёмкости уменьшается и диод теряет своё основное свойство — одностороннюю проводимость.  

Для стабилитронов помимо перечисленных важны: напряжение стабилизации UСТ. и максимально допустимый постоянный ток стабилизации IСТ. МАКС..

    Для варикапов важен диапазон изменения ёмкости и соответствующий ему диапазон изменения обратного напряжения. 

Виды диодов и их обозначения. Что такое диод — принцип работы и устройство

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.

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).

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.

Советуем к прочтению: Простейшие в 220 вольт без драйвера (самое простое питание светодиода от сети напряжением 220В)

Виды диодов

Светодиодные элементы делятся на 2 объёмных вида: полупроводниковые и неполупроводниковые. Устройство первого подразумевает небольшую ёмкость с выкачанным воздухом и двумя электродами внутри:

  • Плюсовым, обладающим электропроводностью P.
  • Минусовым, обладающим электропроводностью N.

Неполупроводниковые диоды делятся в свою очередь ещё на 2 группы:

  • Вакуумные (кенотроны), построенные по принципу лампы, имеющей 2 электрода, где один из них представлен как нить накаливания. В приоткрытом положении движение электронов осуществляется в сторону от полюса к минусу. В закрытом положении траектория перемещения изменяется в противоположную сторону или приостанавливается.
  • Наполненные газом (стабилитроны с тлеющим либо коронным зарядом игнитронов и газотронов). Из объёмного списка элементов наибольшая популярность присуща газотронам с дуговым зарядом (стабилитронам). Внутрь них закачивается инертный газ, помещаются оксидные термокатоды. Ключевой особенностью таких светодиодов является возможность к выдаче высокого напряжения на выходе и способность функционировать с напряжением, значение которого может достигать нескольких десятков ампер.

Важно! Величина сопротивления в закрытом положении непосредственно связана со значением прямого тока. Если оно высокое, то сопротивление будет низким.

Коэффициент выпрямления

Анализируя приборные характеристики, следует отметить: учитываются такие величины, как коэффициент выпрямления, сопротивление, емкость устройства. Это дифференциальные параметры.

Он отражает качество выпрямителя.

Его можно рассчитать: он будет равен отношению прямого тока прибора к обратному. Такой расчет приемлем для идеального устройства. Значение коэффициента выпрямления может достигать нескольких сотен тысяч. Чем он больше, тем лучше выпрямитель делает свою работу.

Типы диодов

Основное разделение диодов происходит по их виду. Различают три категории: материал изготовления, площадь p-n перехода и назначение.

Для производства диодов используют один из четырех исходных полупроводников:

  • германий – в маломощных и прецизионных цепях, имеет больший коэффициент передачи;
  • кремний – недорогие и долговечные, устойчивы к воздействию температуры, но обладают меньшей проводимостью;
  • арсенид галлия – дороже и сложнее кремниевых, высокая радиационная стойкость;
  • фосфид индия – в светодиодах и для работы на сверхвысоких частотах.

Каждому материалу в разных системах соответствует своя буква или цифра, которую указывают в начале.

Есть два варианта конструкционного размещения катода и анода:

  1. Точечный диод. Один из электродов в виде узкой иглы вплавляется в кристалл, образуя p-n границу. Она имеет малую площадь, как следствие – высокая рабочая частота. Они почти вышли из применения по причине низкой прочности, уязвимости к перегрузкам и низкому максимальному току.
  2. Плоскостный диод. Область перехода больше – контакт проходит по площади пластинки полупроводника, соединяемой с кристаллом. Отличаются большей емкостью, низким уровнем помех, малым падением напряжения. Пример – диод Шоттки.

В современной маркировке разделение практически не встречается – плоскостные диоды постепенно вытесняют точечные.

Следующее обозначение зависит от назначения прибора. Существует классификация диодов, применяемых в разных областях: туннельные, лазерные, варикапы, стабилитроны. Внутри подтипа также есть разделение – уже по техническим параметрам:

  • рабочая частота;
  • время восстановления;
  • прямой и обратный ток;
  • допустимые значения обратного и прямого напряжения;
  • температурный режим.

Советуем к прочтению: О подключении вольтметра: схема подключения вольтметров к цепи

Получается большое количество возможных сочетаний, отсюда – сложность создания единой системы маркировки.

Цветовая маркировка

Для диодов применяют стандартный тип коробки под обозначением SOD123. На одном конце есть тиснение или цветная калибровочная полоса. Колер говорит о коде, при котором есть отрицательная полярность для расширения р-п-перехода.

Цветовая маркировка диодов учитывает:

  • показатели обратного и рабочего вольтажа;
  • значение предельного тока сквозь р-п-переход;
  • мощность передачи и другие показатели.

Тип коробки не оказывает решающего значения при эксплуатации диода. При этом важная характеристика — степень рассеивания объема тепла с плоскости элемента.

Отечественные диоды

Российские производители применяют кодировочную цветовую надпись, включающую точки и полосы. Расшифровать комбинацию можно, обратившись к специализированным справочникам. В таком случае находят материал производства, назначение диода, эксплуатационные показатели.

Современные производители диодов на схеме обозначают продукцию с учетом требований ГОСТ 20.859.1 – 1989. Для отечественной цветовой маркировки есть нормированная таблица.

В ней есть обозначение материала, причем по нормам букву К (кремний) можно менять цифрой 1. Вторая литера говорит о том, что изделие — выпрямитель (Д) на базе варикапа (В), стабилитрона (С), туннельного диода (И).

Импортные диоды

Изготовленные за рубежом диоды также имеют цветовую шкалу в качестве разметки. Для считывания употребляют цифровые и буквенные обозначения, которые расшифровывают по специальной таблице.

Используют при выпуске условное обозначение диода:

  • JEDEC — американская база;
  • PRO-ELECTRON 1 европейские изготовители.

В Европе первая литера свидетельствует о типе производственного сырья, далее идут сведения о предназначении и виде элемента.

Номер серии говорит о способе применения:

  • для общего использования;
  • в специальных системах.

Расшифровка символов европейской системы:

SMD диоды

Элементы чаще имеют иностранное производство. Их строение выполнено в форме платы, на поверхностной плоскости которой есть зафиксированный чип. Изделия настолько маленькие, что не позволяют обозначить цифрами и буквами маркировку (нанести обозначение на поверхность). Если модели более крупные, все параметры указаны буквами, цифрами и цветом.

SMD модели представлены электронными деталями микроскопических габаритов. Их при сборке припаивают к медному боку платы, при этом диоды снабжены только короткими выводными контактами. Сравнительные характеристики буквенного и цифрового обозначения находят в таблицах.

Устройство

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

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

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

Прямое включение диода

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

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

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

Условное обозначение на схеме

Полярность диода иногда трудно определить маркировкой, при этом нелегко вывить правильные полюсы элемента.

Для этого на схемах предусмотрены варианты маркировки полярности:

  • показывают треугольник, вершина которого направлена к катоду;
  • упрощают символ, показывая его горизонтальной чертой, направленной к катоду;
  • одна полоска говорит об отрицательном полюсе, двойная — наоборот.

Обратное включение диода

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

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

Основные выводы

Использовать преимущества вакуумных диодов в радиоэлектронных приборах можно, если известен принцип их работы. Каждый тип этих ламп обладает индивидуальными особенностями, поэтому эффективно работает только в определенных условиях. Максимум пользы можно получить, если при выборе учесть ВАХ и другие важные параметры.

Предыдущая

СветодиодыХарактеристики и сферы применения светодиодов Cree XML T6

Следующая

СветодиодыСветодиодная лента RGB: технология, отличие от обычной, подключение

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: 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.

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.

Советуем к прочтению: Стабилизатор AMS1117-3


Виды диодов.

Возможные неисправности

Во время работы устройств с диодами могут возникать различные поломки. Это происходит из-за старения элементов или их амортизации.

Специалисты по ремонту различают 4 вида неисправностей.

Среди них такие:

  1. Электрический пробой. Это одна из наиболее распространённых поломок, которые встречаются у диодов. Она является обратимой, так как не приводит к разрушению диодного кристалла. Исправить её можно путём постепенного снижения подаваемого напряжения.
  2. Тепловой пробой. Такая неисправность более губительна для диода. Она возникает из-за плохого теплоотвода или перегрева в области p-n перехода. Последний образуется только в том случае, если устройство питается от тока с чрезмерно высокими показателями. Без проведения ремонтных мероприятий проблема только усугубится. При этом произойдёт рост колебания атомов диодного кристалла, что приведёт к его деформации и разрушению.
  3. Обрыв. При возникновении этой неисправности устройство прекращает пропуск электрического тока в обоих направлениях. Таким образом, он становится изолятором, блокирующим всю систему. Для устранения поломки нужно точно определить её местонахождение. Для этого следует применять специальные высокочувствительные тестеры, которые повысят шанс обнаружить обрыв.
  4. Утечка. Под этой поломкой понимают нарушение целостности корпуса, вызванного физическим или иным воздействием на прибор.

Диод — важный элемент конструкции, который обеспечивает исправную и бесперебойную работу устройства. При правильном выборе этого элемента и обеспечении оптимальных условий работы можно избежать каких-либо неисправностей.

Основы электронной эмиссии.

В электронных лампах используются потоки свободных электронов в вакууме. Поэтому в каждой электронной лампе необходимо получить в достаточном количестве свободные электроны. Явление выделения свободных электронов с поверхности тех или иных веществ называют электронной эмиссией.

Испускание электронов под влиянием тепла называют термоэлектронной эмиссией. К другим видам эмиссии относятся: электростатическая или автоэлектронная эмиссия — вырывание электронов сильным электрическим полем, вторичная электронная эмиссия — выбивание электронов ударами быстро движущихся электронов, электронная эмиссия под ударами ионов, фотоэлектронная эмиссия — выделение электронов под действием лучей света.

Область применения

Сфера использования этих деталей в современной радиотехнике высока. Сложно найти устройство, которое работает без этих деталей. Чтобы понять, для чего нужен диод, можно привести несколько примеров:

  • Диодные мосты — содержат от 4 до 12 полупроводниковых устройств, которые соединяются между собой. Основной задачей диодных мостов является выпрямление тока, и они активно используются, например, при создании генераторов для автомобилей.
  • Детекторы — создаются при сочетании диодов и конденсаторов. В результате появляется возможность выделить низкочастотную модуляцию из различных сигналов. Применяются при изготовлении радио- и телеприемников.
  • Защитные устройства — позволяют обезопасить электрическую схему от возможных перегрузок. Несколько изделий подключаются в обратном направлении. Когда схема работает нормально, то они остаются в закрытом положении. Как только входное напряжение достигает критических показателей, устройство активируются.
  • Переключатели — такие системы на основе этих изделий позволяют осуществлять коммутацию высокочастотных сигналов.
  • Системы искрозащиты — создание шунт-диодного барьера позволяет ограничить показатель напряжения в электроцепи. Для увеличения степени защиты вместе с полупроводниковыми деталями используются специальные токоограничивающие резисторы.

Это лишь несколько примеров использования диодов. Они являются достаточно надежными устройствами, с помощью которых можно решать большое количество задач. Чаще всего эти радиодетали выходят из строя по причине естественного старения либо из-за перегрева.

Если произошел электрический пробой изделия, то его последствия редко являются необратимыми, так как кристалл не разрушается.

Назначение

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

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

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

Диод в автомобильной сигнализации

Диод — это полупроводниковое устройство, основное свойство которого — односторонняя проводимость.

Что же такое «полупроводник»? Это и не проводник, как металлический провод, и не диэлектрик, как изоляция. Это нечто среднее. Полупроводники изготавливают из кремния, который содержится в песке. Кремний в обычном состоянии является диэлектриком, но после специальной обработки приобретает особые свойства, позволяющие ему при определенных условиях пропускать электрический ток.

В диоде используют сочетание двух типов полупроводников с разными характеристиками. Это сочетание открывает новые полезные свойства — в одном направлении диод ток пропускает, а в другом — нет. Благодаря такому поведению диоды широко используются при монтаже охранного оборудования — для развязки концевиков дверей, для «отсекания» импульсов определенной полярности, для шунтирования обмоток реле с целью уменьшения выбросов индукции при срабатывании.

Рисунок 38. Условное обозначение выпрямительного диода

Диод можно сравнить с клапаном, пропускающим воду в одну сторону и препятствующим ее движению в другую.

Рисунок 39. Аналог диода — водяной клапан

Рисунок 41. Виды выпрямительных диодов

У диода два вывода, которые именуются анод и катод. Если потенциал на аноде больше потенциала на катоде — диод открыт (ток течет), если наоборот — закрыт (ток не течет).

Для определения, какой из выводов анод, а какой катод, на корпус выпрямительных диодов всегда наносится маркировка либо в виде его условного обозначения, либо в виде полоски около катода.

Основным параметром выпрямительного диода является допустимый ток, который диод, не перегреваясь, может пропустить в прямом направлении. Также важными параметрами являются допустимое обратное напряжение, прямое падение напряжения на диоде (так как диод не идеальный, он имеет свое малое сопротивление), прямой импульсный ток, обратный ток утечки. Эти параметры обычно указываются в справочниках.

Помимо обычных выпрямительных диодов при монтаже охранного оборудования находят применение и другие полупроводниковые приборы, по строению сходные с обычным выпрямительным диодом. Это так называемые стабилитроны и светодиоды.

Стабилитрон (Zener Diode) по функционалу похож на диод. Он аналогично диоду пропускает ток в одном направлении и задерживает в другом. Но в определенный момент при обратном направлении тока наступает электрический пробой, и сопротивление стабилитрона резко падает Электрический пробой, в данном случае, является обратимым (если не наступает тепловой пробой вследствие слишком большой силы тока).

Ток через диод проходит в направлении условной стрелочки в обозначении.

Рисунок 40. Диод пропускает ток только в одном направлении

Это обстоятельство в силу закона Ома позволяет поддерживать напряжение на участке цепи после стабилитрона практически на одном заданном уровне независимо от величины входного напряжения.

Рисунок 42. Условное изображение стабилитрона на схеме

Основной параметр стабилитрона — напряжение стабилизации (Uстаб) — напряжение на выходе, которое стабилитрон старается поддерживать. Другим немаловажным параметром является мощность, которая определяется током потребления конкретной схемы.

Рисунок 43. Использование стабилитрона для стабилизации выходного напряжения

Стабилитроны внешне похожи на выпрямительные диоды и различаются только маркировкой.

Рисунок 44. Миниатюрный стабилитрон в стеклянном корпусе

Светодиод — диод, который может преобразовывать ток в свет Он, так же как и обычный диод, обладает свойством односторонней проводимости.

Рисунок 45. Условное изображение светодиода на схеме

Рисунок 46. Виды светодиодов Светодиоды различаются по номинальному прямому току (обычно он равен 10- 20 миллиамперам), по цвету, по типу корпуса. Для светодиода так же важна полярность подключения. У круглых диодов с двумя выводами один вывод, как правило, короче (обычно это катод).

Рисунок 47. Схема-подсказка «Диод»


Как можно проверить диодный мост на генераторе. Как проверить диодный мост генератора в гараже. Основные признаки неисправности генератора.

Методика проверки диодного моста

Поскольку в электронике всё чаще применяются диодные мосты в одном корпусе, то встаёт вопрос о методике их проверки. Мне частенько задают вопрос: «Как проверить диодный мост?». О проверке обычных диодов я уже рассказывал , но тему проверки диодных сборок как-то упустил из виду. Заполним этот пробел.

Мосты обычно имеют 3 положительных силовых диода, 3 отрицательных силовых диода и 3 положительных диода для схемы возбуждения. Держатель щетки также прикреплен к задней крышке, с новыми генераторами и регулятором напряжения. Начало и конец проводов намотки ротора привариваются к кольцам коллектора. Защитная пластиковая крышка прикреплена к задней крышке.

Ротор образует якорь «зажим» — рисунки 1, 2, 3, его опоры для полюсов изготовлены из магнитно-мягкой стали с содержанием С менее 0, 05%, чтобы сделать их почти постоянными магнитами. Магнитная мягкая сталь ведет себя ретентивно. Это означает, что он поддерживает только очень слабое остаточное магнитное поле, которое позволит возбуждать генератор переменного тока, но при более высокой скорости холостого хода двигателя. Внутри намотана цилиндрическая катушка обмотки обмотки, и через генератор переменного тока проходит относительно слабый электрический ток.

Для начала вспомним основные свойства диода и схему диодного моста (так называемую схему Гретца).

Как известно, диод пропускает ток только в одном направлении — это его основное свойство. Схема диодного моста по схеме Гретца приведена на рисунке.

Для первоначального возбуждения магнитного потока после запуска двигателя обычно это электрический ток, проходящий через зарядную лампу. Обычно лопасти вентилятора прикреплены к ротору с обеих сторон. В более старых версиях вентилятор был частью шкива. Мощные новые генераторы переменного тока имеют встроенное колесо свободного хода в шкивах. Это в целом снижает колебания и неравномерность передачи частоты вращения двигателя на роторе генератора, например, также при переключении передач, остановке двигателя.

Это колесо свободного хода способствует общему улучшению работы генератора. Это облегчает регулирование напряжения, снижает напряжение и т.д. рис. Небольшая часть новых генераторов также может быть вакуумным насосом, создает вакуум для усилителя тормозов и т.д. — Рис. 4а.

К выводам со значком «~» подводится переменное напряжение, полярность подключения тут не важна. Проще говоря, два вывода «~», это вход переменного напряжения.

С выводов «+ » и «» снимается уже постоянное напряжение. На самом деле оно пульсирующее, но сейчас не об этом.

Иногда выводы для подключения переменного напряжения (~) маркируются также AC , что означает A lternating C urrent — в переводе с английского «переменный ток ».

Одновременно изготовленные генераторы обычно имеют электронный стабилизатор напряжения в заднем щите, который образует узел с держателями угольных щеток. Таким образом, стабилизатор напряжения электрически соединен непосредственно с началом и концом обмотки катушки возбуждения с помощью собирающих колец и угольных щеток. Электронные регуляторы постепенно развиваются как гибридные, монолитные и новейшие многоцелевые регуляторы напряжения.

Регулятор напряжения подключен к тем же клеммам. Генератор переменного тока, благодаря электрическому току, протекающему через лампу заряда, подает электроэнергию на холостом ходу двигателя. Токовый зажим В соединен сильным проводником с полюсом аккумулятора.

Итак, память освежили, теперь подумаем о том, как же нам проверить диодный мост мультиметром.

Включаем мультиметр в режим проверки диода. Обычно он совмещён с режимом «прозвонки» и обозначен на панели прибора символом диода.

Чтобы было более наглядно, нарисуем схему диодного моста на бумаге и будем ориентироваться на рисунок. Далее проверим диоды, которые на рисунке обозначены под номером 1 и 2. Для этого подключаем к минусовому выводу диодного моста плюсовой щуп мультиметра (красный ). А минусовой щуп (чёрный ) подключаем к выводам моста со значком «~» или аббревиатурой AC. Так как диода два, то проделываем эту операцию по очереди.



На рисунках 1-4 показано описание функциональных частей электрической цепи генератора. Обращаясь к схемам, показанным на фиг. 5-8, постепенно объясняется работа генератора переменного тока. На рисунке 5 представлена ​​композиция и схема подключения. После тщательного введения в основную композицию и привлечение генератора может продолжаться на рисе. В режиме ожидания, электрический ток протекать от клеммы аккумулятора только 30 зажигания. После включения переключателя, т.е. когда загорается лампа зарядки, электрическая цепь подключается к клемме 15 коробки переключателя.


Так как в таком случае диоды будут включены в прямом (проводящем) направлении, то на дисплее мультиметра мы увидим числа вроде 0,562V (562 mV). Это падение напряжения на P-N переходе открытого диода. Его ещё называют пороговым , т.е. чтобы открыть диод, нужно превысить данное напряжение. В зарубежных даташитах этот параметр называется Forward Voltage или Forward Voltage Drop (сокращённо V f ), что в вольном переводе означает «падение напряжения в прямом включении».

В начале двигателя ротор генератора начинает вращаться и вместе с ним его магнитное поле. Его линии электропередачи начинают пересекать электрические проводники статора, и они начнут электрический ток. На следующей фазе этот индуцированный переменный трехфазный электрический ток протекает и управляется возбуждающими и отрицательными диодами. Поскольку напряжение генератора постепенно равно напряжению батареи, оно ослабляется, а эл. Ток на лампе зарядки, и это погаснет. Интенсивность потока электрического тока через отмеченную окружность обмотки возбуждения регулируется регулятором напряжения при увеличении скорости вращения ротора.

Для кремниевых диодов пороговое напряжение (V f ) составляет 400…1000 mV.

Теперь подключаем чёрный щуп к другому выводу моста со значком «~» или сокращением AC. Результат должен быть аналогичный. Вот взгляните.


Как видим, этот диод также проводит ток в прямом включении, а величина порогового напряжения чуть-чуть отличается (566 mV), это нормально.

В зависимости от ослабления интенсивности потока электрического тока через обмотки возбуждения интенсивность магнитного поля уменьшается и наоборот. В нормальных условиях это почти всегда одно и то же.


Помните, что логическая базовая предпосылка для надлежащего ухода, включая определение причин дефектов и хороший ремонт, — это реальное знание функции, построение и эксплуатация всех частей исходной системы, но разработка новых систем продолжается!

Чтобы 100% удостовериться в исправности диодов 1 и 2, проверим их при обратном включении. Для этого к минусовому выводу моста (««) подключаем минусовой, чёрный щуп мультиметра, а красный плюсовой щуп поочерёдно подключаем к выводам, обозначенным символом «~».

Проверка одного диода…


Генератор с самозатухающим и демпфирующим диодом. 1 — обмотка обмотки ротора; 2 — ток; 3-фазная обмотка статора; 3 — демпфирующий диод; 4 — основные выпрямительные диоды; 5 — диоды для питания обмотки возбуждения Генератор с внешним возбуждением батареи и так называемый плюс контроль. Генератор с собственным возбуждением и так называемым отрицательным регулированием. Генератор с внешним возбуждением батареи и так называемое отрицательное регулирование. Рис. 14 Инверторный генератор эл.


Если максимальное заданное напряжение контроллера не достигнуто, генератор производит и направляет выпрямляющий электрический ток на аккумулятор и подключенные устройства. При достижении максимального заданного напряжения электронный ограничитель через тиристоры соединяет обмотку статора в течение короткого времени, и генератор прекращает подавать электрический ток на аккумулятор и приборы в этот момент.


Перед промывкой моторного отсека осторожно накройте генератор гидроизоляцией, предпочтительно растягивая стрейч-пленкой. По этой причине мы также должны обеспечить целостность и идеальный контакт электрических проводов на всех клеммах и разъемах, соединяющих генератор переменного тока с батареей, включая заземление генератора и аккумулятора. Батарея не будет случайно разрушена, когда аккумулятор отключится, когда генератор находится в данный момент отсоединение аккумулятора подключается к достаточно крупным приборам, что фактически предотвращает прерывание электрического тока генератором. Напротив, самоиндукция высокого напряжения используется по желанию, например, при зажигании батареи по принципу мгновенного прерывания тока в цепи катушки зажигания. Дуговая сварка на автомобиле без полного отключения генератора! Напряжение разомкнутой цепи для дуговой сварки до 90 В — это может повредить генераторные диоды. Мы изолируем клемму электропроводки от батареи В от короткого замыкания. Мы никогда не продолжим работать или нормально работать, если индикатор зарядки горит во время работы двигателя. Это может произойти, например, из-за перфорации диода при следующем прогоне из-за перегрева до прерывистого короткого замыкания или электрического разрыва на землю. Если мы выполняем какие-либо манипуляции с любой частью цепи зарядки на тракторе или самоходной машине, например, при проверке проводимости и зажимах зажимов, отсоедините аккумулятор от отсоединения аккумулятора от скелета трактора. Это устраняет случайные замыкания на клеммах. Например, при тестировании функции батареи генератор переменного тока может не разбудить генератор с неэлектрическим источником питания, не подключая его к аккумулятору. Также повреждайте диоды!

  • При стирке распылите воду в генератор.
  • Мы всегда правильно подключаемся как второй полюс к скелету.
  • Отключайте или прерывайте соединение с батареей во время работы двигателя!
Дальнейшее описание операций обслуживания будет объяснено на генераторе переменного тока наиболее часто используемого варианта осуществления — фиг.

Второго.


В обоих случаях на дисплее будет отображаться единица, что свидетельствует о высоком сопротивлении P-N перехода. В таком включении диоды ток не пропускают. Они исправны .

Итак, диоды под номером 1 и 2 мы проверили и убедились в том, что они пропускают ток в одном направлении.

Предписанная служба включает в себя регулярную проверку и регулировку натяжения и / или замены приводного ремня. Контролируйте работу управления напряжением точным вольтметром, подключенным параллельно клеммам аккумулятора. Сначала измерьте требуемое напряжение аккумулятора. После запуска двигателя и постепенного увеличения скорости необходимо соблюдать постоянное увеличение напряжения.

Чрезвычайная ситуация, по крайней мере, путем постепенного включения электроприборов, например освещения транспортных средств, вентиляции и т.д. Если он пройдет, положительный диод сломается! Оригинальные аналоговые осциллографы не позволяли сохранять данные — если у них не было экрана памяти.

Теперь проверяем другую часть моста — диоды 3 и 4. Для этого к плюсовому выводу моста подключаем минусовой щуп мультиметра и по очереди соединяем красный щуп мультиметра с выводами AC диодной сборки. Это будет проверка диодов при прямом включении.



Процедура неразборки работы генератора переменного тока. Чаще всего мы сталкиваемся с осциллографами, предназначенными в первую очередь для диагностики зажигания, которые обычно имеют измерительный зонд и кабели для диагностики генератора. Когда осциллограф подключен и установлен осциллограф, двигатель включается и все приборы включаются. Оценка состояния производится по шаблону осциллограммы. Правильная функция или неисправности, которые могут быть считаны с осциллограммы, показаны на рисунке 23.

Диагностика также может обнаруживать механические дефекты, особенно в ременной передаче генератора. Например: износ шкивов — предпочтительно с использованием формовочной матрицы от производителя ленты. Параллельное и угловое отклонение шкивов и натяжных шкивов является наиболее точным с помощью лазерного измерительного прибора. Визуальный осмотр состояния износа приводного ремня и натяжения. При более быстрых оборотах эти дефекты внешне отражаются при скольжении ремня и выраженном свисте, увеличиваясь вместе с ростом оборотов двигателя.

Как видим, диоды 3 и 4 исправны. Для большей уверенности меняем щупы и проверяем их при обратном включении, аналогично тому, как это делали с диодами 1 и 2. В обоих случаях на дисплее должна быть единица.

Многим такая методика проверки может показаться сложной и нудной. Да, я бы назвал такую проверку «дотошной», но она очень эффективна, так как мы проверяем все диоды сборки по отдельности.

Раннее обнаружение чрезмерного износа отдельных компонентов предотвращает серьезный отказ генератора. Это повышает эксплуатационную надежность всей системы электроснабжения, а также значительно снижает эксплуатационные расходы автомобиля или машины. Контролируя угольные щетки и их своевременную замену, мы предотвращаем загорание загара. С новыми генераторами, то есть со встроенным регулятором напряжения, угольные щетки являются частью регулятора напряжения. Их своевременная замена предотвращает серьезные повреждения всего ротора и статора. Огонь также может вызвать плохой контакт между проводниками на клеммах и разъемах. В случае большего износа необходимо сверлить или заменить сборные кольца. . Первичным сигналом отказа источника переменного тока является неправильная работа лампы заряда.

Быстрая проверка диодного моста.

Есть и более быстрый вариант проверки диодного моста. На рисунке, что на фото, видно, что диоды 1 и 3 включены последовательно. Значит можно проверить их сразу. Вот так.

Подключаем к минусовому выводу моста плюсовой щуп мультиметра, а к плюсовому — минусовой щуп. На дисплее должно отобразиться что-то вроде этого.


Так как диоды 1 и 3 включены последовательно, то пороговые напряжения переходов будут складываться. В данном случае оно равно 1,045V. Но не будем спешить! Диоды 2 и 4 тоже включены последовательно и в прямом включении. Мало того, они соединены параллельно последовательной ветке из диодов 1 и 3. А это значит, что измерительный ток разделится и также потечёт и через эту ветку. Таким образом, мы проверяем сразу все 4 диода. Если хотя бы один из диодов будет пробит, то мы уже получим на дисплее не значение около 1 вольта, а минимум в два раза меньше, около 0,5V. В дальнейшем мы в этом убедимся, а пока поменяем щупы местами и проверим диоды в обратном включении.

Как видим, прибор показывает единицу — сопротивление диодов велико.


А теперь возьмём заведомо неисправный диодный мост. У меня в наличии оказался диодный мост с маркировкой KBL06 . Один из его диодов пробит. Проводим быструю проверку.


Как видим на фото, пороговое напряжение двух последовательно включенных диодов равно 554 милливольтам (554 mV). В таком случае, величина порогового напряжения на одном диоде будет равно около 277 mV, что для кремниевых диодов маловато. А теперь внимание! Перекинем плюсовой щуп на соседние выводы AC диодного моста. На одном из них прибор покажет нулевое сопротивление, и прибор противно запищит! Мы нашли пробитый диод внутри диодной сборки.


Меняем щупы мультиметра местами, чтобы проверить диод в обратном включении. Напомню, что в обратном включении диод ток не пропускает, он закрыт.


На дисплее тоже, что и раньше. Сопротивление P-N перехода диода равно 0. Мы убедились в том, что один из диодов (3 или 4) сборки пробит. Такой мост нельзя применять, он неисправен.

Как видим, диодный мост можно проверить и быстро, но это не факт, что он окажется исправен. Представьте ситуацию, когда будут пробиты диоды 1 и 4. В таком случае при быстрой проверке прибор нам покажет на дисплее значение около 200 mV (для выпрямительных кремниевых диодов). В обратном включении прибор покажет единицу, так как исправные диоды 3 и 4 не пропустят ток в обратном направлении. Закрыв глаза на весьма малое значение в 200 mV, мы допустим ошибку, и сделаем неверный вывод об исправности моста. Поэтому в особо важных случаях желательно проводить полную проверку диодного моста.

Как уже было сказано, наиболее часто диоды выходят из строя по причине пробоя P-N перехода. Но на практике может встретиться другая неисправность диода — обрыв. Обрыв, это когда диод не проводит ток ни в прямом, ни в обратном включении, он является своего рода изолятором. В таком случае, мультиметр при проверке диода в прямом и обратном включении всегда будет отображать единицу (высокое сопротивление).

Автомобильный генератор может выйти из строя по следующим причинам:

  • износ втулок ротора катушки возбуждения;
  • неисправность регулятора напряжения;
  • пробой диодов выпрямительного моста;
  • короткое замыкание или обрыв обмоток;
  • неисправность коллекторной зоны.

Большинство из этих неисправностей можно диагностировать, не снимая генератор с машины, поскольку эта работа в некоторых автомобилях требует наличия специнструмента, доступ со стороны днища, сложных слесарных операций.

Диагностирование износа втулок ротора катушки возбуждения

Износ втулок ротора (якоря) катушки возбуждения приводят к увеличению трения скольжения, и как итог, перегреванию генератора, уменьшению коэффициента полезного действия преобразования механической энергии в электрическую, увеличению нагрузки на двигатель автомобиля.

Видео — как проверить зарядку аккумулятора от генератора:

В самом критическом случае возможен разлом втулки и заклинивание ротора. Это может вызвать обрыв ремня генератора, который в свою очередь может привести к серьезным проблемам с двигателем.

Именно поэтому своевременная профилактика генератора начинается с втулок. Иногда вместо них используются подшипники, хотя втулки надежнее.

Износ втулок обычно диагностируют по характерному металлическому звону при работе генератора, увеличению растяжения ремня генератора.

Проще снять ремень и рукой проверить биение шкива генератора, двигая его перпендикулярно оси. Наличие даже небольшого люфта свидетельствует о необходимости замены втулок или подшипников.

Неисправность регулятора напряжения

Регулятор напряжения обеспечивает постоянный уровень напряжения на выводах генератора при различных оборотах двигателя. Если посмотреть на типовую схему генератора, регулятор напряжения управляет током катушки возбуждения.


Генератор представляет собой саморегулирующую систему. Если увеличиваются обороты, напряжение на регуляторе увеличивается, он уменьшает ток, протекающий через катушку возбуждения. Согласно закону индукции уменьшается напряжение на катушках статора, следовательно, и напряжение на выходе генератора.

Видео — как проверить генератор на машине не снимая:

При нормальной работе генератор обеспечивает при работающем двигателе стабильное напряжение на аккумуляторе в пределах от 13,3 до 14,5 Вольт независимо от оборотов двигателя.

Превышение, как и меньший уровень напряжения, говорит о возможной неисправности регулятора, его необходимо проверять.

Конструктивно регулятор может быть выполнен в виде блока со щетками либо без них.

Иногда его называют «таблеткой» или «шоколадкой».

В большинстве случаев его легко демонтировать, не снимая генератор, и проверить в домашних либо гаражных условиях. Типовая схема проверки регулятора напряжения изображена на рисунке.


В качестве лампы 6 можно использовать любую салонную лампочку. 1 – аккумулятор, 2 — реле-регулятор, 3 – электронный блок, 5 – клемма для подключения тонкого провода, идущего к генератору. Если лампа светится, следовательно, регулятор работает. Но если при этом напряжение заряда аккумулятора более 15 Вольт, регулятор напряжения все равно необходимо менять.

Видео — проверка генератора на автомобиле мультиметром:

Также необходимо поменять регулятор, если сильно изношены щетки. Однако, если вы обладаете некоторым опытом ремонта электроинструмента, можно попробовать поменять изношенную щетку (лучше обе щетки сразу).

Практически в половине случаев неисправность генератора обусловлена отказом регулятора напряжения.

Пробой диодов выпрямительного моста

Пожалуй, это самая опасная и трудно устраняемая неисправность. Очень часто она происходит при переполюсовке аккумулятора. Это, когда клеммы аккумулятора подключают в обратной полярности. При этом могут перегореть еще несколько предохранителей и блоков автомобиля.

Видео — проверка генератора в домашних условиях:

Обычно диоды выходят из строя парами, так как пробой одного влечет подачу прямого напряжения на последовательный диод. Когда диод пробивается, его сопротивление становится почти нулевым.

В этом случае генератор начинает перегреваться, увеличивается нагрузка на аккумулятор. Пробой диодного моста может вызвать замыкание электропроводки, возгорание .

Если из области генератора чувствуется запах гари, генератор чрезмерно нагревается, немедленно отключайте все провода, идущие к генератору, особенно толстый провод. Тщательно их изолируйте и следуйте к месту стоянки.

Видео — как проверить диодный мост на генераторе авто:

Проверить пробой диодов выпрямительного моста просто. Генератор должен «прозваниваться», как диод. Для этого переключите мультиметр в положение «Диод». Затем отсоедините все клеммы от генератора. Сначала щупы мультиметра включите между клеммой толстого провода и массой автомобиля в одном, затем обратном направлении. В одном направлении должно «звониться» (сопротивление от 200 до 1000 Ом, как у диодов в прямом включении), в обратном нет (сопротивление очень большое, более сотни килоОм).

Конечно, лучше снять генератор, разобрать его, демонтировать диодный мост и прозвонить каждый диод по отдельности.


Иногда диодные мосты генераторов называют «подкова», ясно почему. Кругленькие (6 штук)– это силовые диоды, они обычно перегорают, их менять трудно. При их монтаже используется не пайка, а сварка. На худой конец, неисправную пару из них можно просто выкусить, не меняя. Генератор будет все равно работать, хоть и не на полную мощность. Диоды цилиндрической формы обслуживают регулятор напряжения. Выходят из строя реже, но проверять также надо, как описано выше.

Короткое замыкание или обрыв обмоток

Если обрыв обмотки еще можно как-то обнаружить с помощью мультиметра, и то, разобрав генератор, то короткое замыкание диагностируется плохо, так как сопротивление обмоток мало.

Видео — как проверить работает ли генератор на машине не снимая:

Основной признак неисправности обмоток генератора – изменение цвета лаковой изоляции медных проводников обмотки генератора. При повышенных токах короткого замыкания цвет проводов становится значительно темнее. Это сопровождается запахом гари при эксплуатации генератора.

Можно отдать генератор на перемотку, но стоит это сейчас дорого. Если есть возможность купить аналогичный или с совпадающими посадочными размерами от другого автомобиля, лучше не перематывать.

Изменение цвета обмоток можно обнаружить визуально. В генераторе много технологических отверстий для охлаждения, при хорошем освещении можно исследовать цвет обмоток.

Неисправность коллекторной зоны

Коллектор – это латунные цилиндрические контакты возбуждающей обмотки, по которым движутся щетки


Обычно они изнашиваются неравномерно. Это приводит к искрению в области щеток, перегреву коллектора, еще большему изнашиванию щеток и коллектора.

В процессе обслуживания генераторов коллекторы растачивают и шлифуют. Бесконечно это делать нельзя, поэтому после нескольких ремонтов коллекторы меняют.

Видео — быстрая проверка генератора не устанавливая на авто:

Диагностировать изношенность коллектора можно при разобранном генераторе. Если снять регулятор напряжения со щетками, можно пальцем прощупать область коллектора. Если она «горбатая», следует думать о профилактике.

Обнаружить искрение щеток при заведенном двигателе, а это свидетельство изношенности коллектора, можно ночью, отключив все осветительные приборы.

Генератор – один из наиболее консервативных узлов автомобиля. Его конструкция практически не изменялась уже более пятидесяти лет. Если вовремя проводить регламентные работы (чистка, замена подшипников или втулок, ремня, щеток), он прослужит долго.

Видео — как прозвонить генератор мультиметром:

Может заинтересовать:
Как защитить себя от слепящего солнца и фар за рулем?

Киберфизика — диоды

 

Фундаментальным свойством диода является его склонность проводить электрический ток только в одном направлении — это «односторонний» канал для тока в цепи.

Диод — электронный компонент с двумя электродами (ди (два)) — анодом и катодом. Большинство диодов изготовлены из полупроводниковых материалов, таких как кремний, германий или селен, но некоторые диоды состоят из металлических электродов в камере, откачанной или заполненной чистым элементарным газом при низком давлении.

Диоды широко используются в электронике. Их можно использовать в качестве выпрямителей, ограничителей сигналов, регуляторов напряжения, переключателей, модуляторов сигналов, смесителей сигналов, демодуляторов сигналов и генераторов.

это символ диода.

Вы должны уметь рисовать этот символ по памяти.

Если из символа выходят стрелки, это называется «светоизлучающий диод». или светодиод.Это тип диода, который загорается, когда он проводит электричество. Светодиоды часто используются в качестве сигнала о том, что ток проходит через цепь в этой точке.

Характеристика кремниевого диода


Вы должны знать эту характеристическую кривую достаточно хорошо, чтобы набросать его по памяти и быть в состоянии «интерпретировать».

Это означает, что вы должны быть в состоянии объяснить, как показывает кривая что:

Ток через диод эффективно течет только в одном направлении .

Это сопротивление очень низкий при подключении прямое смещение до тех пор, пока он разность потенциалов более 0,6 вольт (она варьируется, но обычно составляет от 0,6 до 0,6 вольта).7 вольт) на нем.

Диод имеет очень высокое сопротивление при подключении в «обратное смещение» — обратное направление — поэтому только в этом случае протекает крошечный ток.

Обратите внимание, что:

При 0 В нет тока течет.

При +0,6В вперед ток начинает резко возрастать.

Ат-ве напряжение есть это крошечный ток.

При подключении к цепи в прямом смещении диод просто как проводник — он имеет такое низкое сопротивление, что практически не влияет на протекание тока.

р.д. через диод в цепи составляет около 0,6 В — напряжение, называемое «рабочее напряжение»

При обратном подключении смещения диод действует как разомкнутый переключатель в цепи (он имеет очень высокое сопротивление), поэтому все компоненты на этой нити будут иметь незначительный ток течет через них — лампочки будут фактически «выключены», потому что будет течь такой маленький ток, что они не загорятся.

Подключение диода в схему

Как и резистор, диод имеет только два разъема. Один называется анодом (подключается к положительному выводу источника питания), а другой называется катодом (подключается к отрицательному выводу источника питания). На диаграмме справа показаны рисунки различных типов диодов и их электронные обозначения.

Обратите внимание на то, что катодная сторона помечена кольцом или полосой обычных диодов и плоской стороной и/или коротким проводом, потому что важно, чтобы диод был подключен правильно.

Блок питания переменного тока и диод

Когда переменное напряжение подается на диод, он преобразует переменный ток (AC), который течет туда и обратно, в постоянный ток (DC), который течет только в одном направлении, но это происходит только в течение половины цикла. — мы говорим, что выпрямляет ток. Это позволяет получить только половину текущего сигнала.

Затем для сглаживания сигнала можно использовать конденсатор, но это выходит за рамки GCSE!

Удивительная разработка!

Исследователи в США представили светоизлучающий диод (LED), который излучает больше световой энергии, чем потребляет в виде электроэнергии .Устройство, которое имеет условный КПД более 200%, ведет себя как своего рода оптический тепловой насос, который преобразует колебания решетки в инфракрасные фотоны, охлаждая при этом окружающую среду. Впервые возможность такого устройства была предсказана в 1957 году, но практическую версию создать до сих пор не удавалось. Потенциальные области применения этого явления включают энергосберегающее освещение и криогенное охлаждение.

Светодиодное освещение

До разработки высокоэффективных и мощных светодиодов в начале 2000-х годов светодиоды использовались только в качестве индикаторных ламп.Недавние разработки в этой области сделали возможным использование светодиодов в освещении и освещении.

, чтобы прочитать эту тему.

ЛОЯ Март 2003 г. — изменено в октябре 2013 г.

Прямое смещение, обратное смещение и их влияние на диоды

Диод представляет собой полупроводниковый компонент с двумя выводами, который обеспечивает протекание электрического тока в определенном направлении. Подобно тому, как обратные клапаны предотвращают обратный ток воды, диоды используются в электрических цепях для предотвращения обратного тока.

Диоды обозначаются треугольником с линией, проходящей через одну из его вершин, причем каждая его вариация имеет немного отличающийся символ. В этой статье мы объясним конструкцию, работу, смещение и некоторые общие схемы применения диодов. Были рассмотрены несколько терминов и определений, относящихся к теме.

Конструкция диода с p-n переходом

Когда одна сторона чистого полупроводникового материала, такого как Si или Ge, смешивается с элементом группы 13 или группы 15, p-типа (положительного типа) или n-типа (отрицательного типа) могут быть получены полупроводниковые материалы.Трехвалентные примеси группы 13, такие как B, Al, Ga или In, образуют p-область, тогда как пятивалентные элементы, такие как P, As или Sb, образуют n-область. Процесс называется допинг.

После легирования некоторые свободные электроны из области полупроводника n-типа, богатой электронами, подвергаются диффузии и отскакивают в область полупроводника p-типа, богатую дырками, и образуют обедненную область или потенциальный барьер.

Внутренняя конструкция диода с p-n переходом, показывающая p-область. n-область и область истощения

Эта область не содержит мобильных зарядов.Заряженным частицам теперь потребуется дополнительная сила (напряжение), чтобы пересечь этот барьер из-за вновь созданного препятствия. Для p-n-перехода кремния (Si) типичное значение этого барьера составляет 0,7 В, а для p-n-переходов, разработанных с использованием германия (Ge), — 0,3 В. Это напряжение также известно как напряжение включения.

Прежде чем мы продолжим, нам нужно определить еще один термин, который будет в центре обсуждения в следующих нескольких разделах.

Диоды смещения: Подача фиксированного постоянного напряжения или тока между двумя разными, но фиксированными точками электронной схемы или через них называется смещением или смещением.Обычно это делается для тестирования устройств или создания оптимальных условий работы схемы.

ВАХ диода точно следуют этому уравнению при работе в прямом смещении:

Это же уравнение может быть основой для построения ВАХ практического диода. Примечание: шкала была сжата и расширена соответствующим образом для пояснения.

ВАХ практического диода

График практического диода представляет собой отклонение от практических характеристик диода, которые требуют, чтобы он включался и проводил бесконечный ток или полностью отключался и блокировал ток без какого-либо падения напряжения.

ВАХ идеального диода

Диоды, обладающие такими характеристиками, используются при моделировании и математическом анализе. Они называются идеальными диодами и являются чисто гипотетическими.

Что такое прямое смещение?

Если потенциал, приложенный к аноду (p-сторона) практического диода, выше, чем потенциал, приложенный к катоду (n-сторона), по крайней мере, на напряжение включения, говорят, что диод находится в прямом предвзятость.

Цепь прямого смещения для диода D

Из схемы хорошо видно, что положительный конец батареи подключен к положительной клемме диода, а отрицательный конец батареи подключен к отрицательной клемме диода. диод.

Свойства p-n перехода при прямом смещении

Внешнее напряжение при прямом смещении создает электрическое поле в направлении, противоположном направлению потенциального барьера. При увеличении значения внешнего напряжения от 0 до напряжения включения ширина потенциального барьера уменьшается. Величина тока (тока утечки), протекающего через диод, в этом случае пренебрежимо мала и обусловлена ​​лишь некоторыми электронами, которые успевают перепрыгнуть через потенциальный барьер.

Когда внешнее напряжение равно напряжению включения, потенциальный барьер исчезает, тем самым разрушая барьер, останавливая свободное движение тока.При еще большем увеличении напряжения ток экспоненциально растет, пока диод не войдет в полностью проводящую зону.

На этом этапе практический диод можно смоделировать как последовательное соединение источника напряжения с резистором. Величина напряжения крайне мала и равна напряжению включения. Сопротивление тоже мало по величине.

Идеальный диод при прямом смещении ведет себя как замкнутый переключатель (слева), а реальный диод эквивалентен последовательно включенному источнику небольшого напряжения с малым сопротивлением

VD = VF + IDRF — напряжение, которое появляется на диоде и зависит по току диода.Поскольку значение сопротивления низкое, термин IDRF не сильно изменится.

Переходя к прямому падению напряжения VF, пусть I1 и I2 будут токами диодов, соответствующими приложенным напряжениям V1 и V2 на двух диодах.

Соотношение уравнений дает,

Что можно переписать как:

Уравнение разности напряжения/тока предполагает, что даже при резком изменении значения тока падение напряжения на диоде не сильно изменится, что является простым следствием логарифмической зависимости.

Следовательно, при анализе диода при прямом смещении падение напряжения в открытом состоянии можно считать почти постоянным при достаточно значительном изменении тока диода.

Что такое обратное смещение?

Когда потенциал, приложенный к катоду (n-сторона), выше, чем потенциал, приложенный к аноду (p-сторона), говорят, что диод находится в обратном смещении.

Цепь обратного смещения для диода D

Положительный конец батареи подключается к отрицательной клемме диода с p-n переходом, а отрицательный конец батареи подключается к отрицательной клемме диода с p-n переходом.

Свойства p-n перехода при обратном смещении

При увеличении обратного напряжения от нуля через полупроводниковый прибор начинает протекать небольшой обратный ток. Этот электрический ток возникает из-за неосновных носителей заряда, присутствующих в диоде. Величина этого обратного тока достаточно мала (по сравнению с прямым током), чтобы полностью игнорировать его влияние в практических приложениях.

Идеальный диод при прямом смещении ведет себя как замкнутый переключатель (слева), а практический диод эквивалентен последовательно включенному источнику небольшого напряжения с малым сопротивлением

Даже после значительного увеличения значения напряжения значение обратный ток практически не изменяется и остается почти постоянным.По этой причине его также называют током насыщения. При этом значение тока насыщения может резко меняться в зависимости от температуры.

Обратная область пробоя

Если мы будем продолжать увеличивать значение обратного напряжения, размер обедненного слоя будет продолжать расти. Это увеличение числа неподвижных ионов приводит к усилению электрического поля в обедненной области. Неосновные носители заряда поблизости получат ускорение и могут столкнуться с атомами Si, тем самым выбив валентный электрон.Как только это произойдет, останется два свободных подвижных электрона. Эти электроны далее сталкиваются с другими атомами кремния и выбивают больше валентных электронов из других атомов, запуская то, что мы можем назвать цепной реакцией.

При отсутствии токоограничивающего резистора значение тока и рассеиваемой мощности могут превысить безопасные пределы и привести к необратимому повреждению полупроводникового диода. Это явление известно как лавинный пробой, а пороговое обратное напряжение, при котором это происходит, называется напряжением пробоя.

Для обычного диода следует избегать работы в таких условиях. Но есть диоды, специально разработанные для работы в области пробоя. Такие диоды называются стабилитронами или пробивными диодами. Мы рассмотрим работу стабилитрона в следующем разделе.

Прямое смещение и обратное смещение

В таблице приведено сравнение диодов с прямым и обратным смещением.

Укрепляет

5

Передние предвзятости P-N Junction

обратного предвзятости P-N Dunction

Полярность внешнего напряжения

более высокое напряжение на аноде И более низкое напряжение на катоде

более низкое напряжение на аноде и более высокое напряжение на катоде

Эффект на потенциальный барьер

Depletes

Сопротивление предлагается

Очень высокий (например, изолятор)

Ток через диод

высокий

очень низкий

900 35 Напряжение через диод

Диоды, работающие в таких условиях

Светодиоды, диоды в выпрямителях

Zener Diodes, Photodiodes

Применение кремниевых диодов

Полупроводниковые диоды находят свое применение в различных схемах, являющихся частью приборов, которые мы используем в повседневной жизни.Диоды можно комбинировать с другими электрическими/электронными компонентами для разработки схем, которые могут управлять и преобразовывать электрические сигналы.

Выпрямители

Выпрямитель представляет собой цепь, используемую для прямого преобразования мощности переменного тока в постоянный. Это одно из наиболее важных применений диода и основной строительный блок источников питания. Выпрямители можно найти в зарядных устройствах, импульсных источниках питания (SMPS) и во многих других местах, где происходит преобразование переменного тока в постоянный.

Принципиальная схема однофазного полумостового выпрямителя с одним диодом (слева) и однофазного полномостового выпрямителя с четырьмя диодами (справа)

Работа однофазного полумостового выпрямителя на рисунке выше довольно проста.Во время положительного полупериода диод D смещен в прямом направлении и проводит ток. Во время отрицательного полупериода он смещен в обратном направлении и блокирует ток. Более простые версии выпрямителей, выполненные с использованием одного диода, имеют очень низкий КПД и вносят сильные гармоники.

В схеме однофазного мостового выпрямителя во время положительного цикла источника переменного напряжения ток протекает через диод D1 в нагрузку Rl и возвращается через D3. Когда напряжение источника меняется на противоположное, ток течет через D2 в R1, а затем возвращается через D4.

SMPS преобразует мощность переменного тока в регулируемую мощность постоянного тока

Распространенное заблуждение о диодах или электронике в целом заключается в том, что они не могут работать с большой электрической мощностью. Но путем внесения некоторых конструктивных и композиционных изменений можно разработать силовые диоды, легко выдерживающие напряжение порядка нескольких киловольт и ток в пределах нескольких килоампер.

Растущий интерес к применению электроники для управления и преобразования электрической энергии породил совершенно другую отрасль электротехники, известную как силовая электроника.

Регуляторы напряжения

Зенеровские диоды используются в качестве регуляторов напряжения в цепях, неустойчивых к колебаниям напряжения. Компонент, который необходимо защитить от перепадов напряжения, подключается параллельно стабилитрону. В схеме, показанной ниже, напряжение на стабилитроне регулируется таким образом, чтобы он всегда работал в области обратного пробоя.

Принципиальная схема регулятора напряжения Зенера

Всякий раз, когда возникает всплеск напряжения, диод Зенера компенсирует избыточный ток, поддерживая напряжение в безопасных пределах.Стабилитроны в значительной степени были заменены интегральными схемами (ИС), которые в последнее время предлагают гораздо большую гибкость.

Logic Gates

Все, от калькуляторов до компьютеров, построено на цифровых ИС, а цифровые ИС построены на цифровой логике. Логические элементы являются основными строительными блоками любой цифровой электронной системы. До появления современных логических семейств, таких как технология Complementary Metal Oxide Semiconductor (CMOS), для реализации логических элементов использовались диоды. Вот принципиальные схемы, демонстрирующие реализацию логики И и ИЛИ с использованием диодов:

Реализация логических элементов И (слева) и ИЛИ (справа) с использованием диодов и резисторов

Схемы формирования сигнала

диодов и других основных электрических элементов, таких как резисторы, конденсаторы и катушки индуктивности, для формирования сигналов.Вот принципиальная схема положительного фиксатора. Ограничитель представляет собой схему, обеспечивающую смещение сигнала входного напряжения.

Цепь положительного фиксатора

При включении источника переменного напряжения Vs подключенный к нему конденсатор начинает заряжаться. Как только схема достигает установившегося состояния, конденсатор заряжается до Vc вольт. Поскольку пути для разрядки конденсатора нет, Vc добавляется к напряжению источника в последующих циклах, и результирующее напряжение появляется на выходе.

Ограничитель, с другой стороны, представляет собой схему, используемую для ограничения значения входного напряжения в определенном диапазоне на выходе. Вот принципиальная схема положительно-отрицательного клипера.

Цепь положительно-отрицательного ограничителя

Пока значение напряжения источника Vs не приблизится к Vp, диод смещен в обратном направлении. Как только Vs превышает Vp, диод смещается в прямом направлении и блокирует любое напряжение, превышающее Vp, от появления на выходе. Когда полярность Vs меняется на противоположную, другой диод производит тот же эффект.Таким образом, делая Vo ограниченным диапазоном между Vp и Vn.

Эти схемы в совокупности называются схемами формирования сигналов и используются в фильтрах, интеграторах, дифференциаторах, модификаторах волн, мультивибраторах и везде, где необходимо изменить сигналы.

Специальные диоды

Помимо выдающихся свойств, проявляемых диодами при прямом/обратном смещении, они также могут быть разработаны для некоторых других специальных целей. Эти диоды по-прежнему изготавливаются из комбинации материала p-типа и материала n-типа, но могут вести себя совершенно по-разному.

Светоизлучающие диоды (СИД): Светодиоды как электронные компоненты не нуждаются в представлении. Эти устройства присутствуют повсюду и являются одними из самых эффективных известных нам осветительных решений.

Как и в случае с обычным диодом, когда светодиоды смещены в прямом направлении, в проводимости тока участвуют как основные, так и неосновные носители. В обычных диодах этот процесс сопровождается выделением тепла, а в светодиодах еще и свет.

Светодиоды бывают разных форм, размеров и цветов

Это явление также можно объяснить с помощью диаграммы энергетических диапазонов.Электроны присутствуют в зонах проводимости и дырки в валентной зоне в кристаллической структуре. Когда происходит рекомбинация, отрицательные заряды выделяют дополнительную энергию и оседают в валентной зоне. В зависимости от ширины запрещенной зоны меняется цвет излучаемой электромагнитной волны. Арсенид галлия (GaAs) и фосфид галлия (GaP) — полупроводники, используемые в светодиодах вместо Si/Ge.

Фотодиоды: Проще говоря, фотодиоды — это электронные устройства, преобразующие свет в электричество.Их принцип работы полностью противоположен светодиодам. Когда фотоны падают на переход, электроны, находящиеся в валентной зоне кристаллической решетки, возбуждаются, перескакивают в зону проводимости и участвуют в протекании электрического тока. Только если мы используем фотодиод в условиях обратного смещения, обедненный слой будет большим и позволит происходить больше рекомбинации.

Фотогальванический элемент с набором фотодиодов

Эти устройства можно использовать в автоматических уличных фонарях для определения уровня окружающего освещения.Специально разработанные фотодиоды для преобразования солнечного света в электричество, известные как солнечные элементы, ведут революцию в зеленой энергетике.

Диоды Шоттки: Диод Шоттки или диод с барьером Шоттки — это специальный диод, который может быстро переключаться между состоянием проводимости и состояния блокировки в зависимости от приложенного напряжения прямого или обратного смещения. Эти диоды также имеют относительно меньшее падение напряжения в открытом состоянии.

При изготовлении этого диода одна сторона перехода образована металлом, а другая — полупроводником n-типа.Область n-типа умеренно легирована. Проводимость тока в диодах Шоттки обусловлена ​​только основными носителями, поэтому эффект накопления заряда неосновными носителями не наблюдается, что в конечном итоге улучшает динамический отклик.

Варакторы:  Варакторы получили свое название благодаря своей способности предлагать переменную емкость (реактивное сопротивление) в зависимости от силы приложенного обратного смещения. При изменении величины обратного напряжения изменяется ширина обедненного слоя, что приводит к изменению емкости.Генераторы, управляемые напряжением, тюнеры, схемы параметрического усиления и т. д. широко используют варикапы.

Заключение

Различные диоды используются в источниках питания, переключателях, схемах защиты, солнечных элементах, изоляторах, датчиках, логических схемах, освещении и т.д. Если вы используете какое-либо электронное оборудование, скорее всего, оно содержит по крайней мере один диод с p-n переходом. Интересно отметить, как простой электронный компонент, обеспечивающий однонаправленный ток, может найти такое широкое применение в быту и промышленности.

Ссылки

[1] Седра, А.С., Смит, К.С., Карузоне, Т.С., и Годе, В. (2021). Микроэлектронные схемы . Издательство Оксфордского университета.

[2] Kaiser, CJ (1999). Справочник по диодам . CJ Паб.

[3] Объяснение диодов — Основы работы диодов принцип работы р-n переход. (2020). Получено с https://www.youtube.com/watch?v=Fwj_d3uO5g8&t.

PN Соединительный диод | Выпрямители, стабилитроны, варикапы и светодиоды

PN Junction Diode | Выпрямители, стабилитроны, варикапы и светодиоды

Идеальный диод — это устройство, пропускающее через себя ток только в одном направлении (т.е. имеет бесконечное сопротивление току, протекающему в одном направление и нулевое сопротивление в другом направлении). Диод имеет две клеммы, называемые Катод и Анод . Символ цепи для диода показан ниже. При подаче внешнего напряжения с подключенной положительной клеммой к аноду и отрицательной клемме, подключенной к катоду, то через устройство протекает ток. Однако, если мы поменяем полярность, идеальный диод полностью заблокирует протекание тока.

Сопротивление PN-перехода при прямом смещении и ток утечки при обратном смещении очень малы. На практике мы можем считать их незначительными. Поэтому PN-переход имеет подходящие однонаправленные свойства, которые можно использовать в качестве практического диода. Типичный полупроводниковый диод показан ниже. Серебряная линия указывает на катодную клемму. Такие диоды изготавливаются с ряд различных номинальных токов для удовлетворения требований различных цепей.

Пиковое обратное напряжение.

Пробой полупроводника был описан ранее. Это то, что может произойти в PN-переходе с обратным смещением, если приложенное напряжение достаточно высокое. Это то, чего нам следует избегать, если PN-переход будет использоваться в качестве диода! Диоды используются для выпрямления переменного тока. напряжения (т. е. для ограничения двунаправленного тока только в одном направлении). переменный ток напряжения циклически повторяются через диапазон значений и важно, чтобы диод выдерживал пиковое напряжение, которое возникнет при обратном смещении, т.е.е. Пиковое обратное напряжение (P.I.V.) . Диоды производятся с диапазоном P.I.V. с, и важно убедиться, что диоды P.I.V. номинал, превышает пиковое напряжение, которое будет применяется к нему.

Характеристика диода.

Рабочие характеристики диода можно проиллюстрировать графиком зависимости тока через диод от приложенного напряжения. Это называется характеристикой диода.

Отрицательная часть оси напряжения соответствует обратному смещению диода и положительная часть — когда диод смещен в прямом направлении.(Отрицательная часть текущей оси показывает ток утечки, протекающий через диод при обратном смещении).

  • Основные признаки характеристики:
  • Ток не течет, когда диод смещен в прямом направлении, пока не будет превышено барьерное напряжение, (0,6В — 0,7В для кремния 0,2В — 0,3В для германия).
  • Прямая характеристика нелинейна (не прямолинейна).Это показывает, что сопротивление не является постоянным.
  • Градиент прямой характеристики быстро становится очень крутым. Это показывает, что прямое сопротивление очень низкое.
  • Отрицательная ось тока имеет другой масштаб (отображает миллионные доли ампера, а не тысячных), это значит, что мы можем указать на очень малый ток утечки, протекающий из-за электронного генерация дырочных пар (т. е. из-за естественных свойств проводимости чистого кремния).Утечка ток течет в обоих направлениях, но он слишком мал, чтобы его можно было увидеть в масштабе, используемом на передняя часть характеристики.
  • Если приложить достаточно большое обратное напряжение смещения, диод в конечном итоге станет проводящим из-за стабилитрон, затем лавинный пробой (т. е. из-за естественных свойств проводимости чистого кремния). Фактическое напряжение, при котором происходит пробой, различно для отдельных диодов и может быть определено производственный процесс.

При обсуждении образования электронно-дырочных пар было объяснено, что валентным электронам должна быть подведена энергия, чтобы они могли перепрыгнуть на уровень проводимости. группа.В соединении диода, смещенного в прямом направлении, возникает обратная ситуация. т. е. электроны из зоны проводимости в полупроводнике N-типа, падают в валентную зону полупроводника P-типа и при этом излучают энергию. Эта энергия выдается в виде фотона света. «Стандарт» Полупроводниковый диод заключен в непрозрачный материал, поэтому любой свет, излучаемый на переходе, не будет виден. Светодиоды предназначены для использования этого эффект, как основной компонент освещения.Для достижения этого, во-первых, легирующие материалы выбираются таким образом, чтобы создать определенную энергетическую щель между зоны проводимости и валентной зоны на стыке. Это определяет энергию испускаемого фотона и, следовательно, частоту света, который будет выдано. Во-вторых, герметизирующий материал прозрачен и имеет форму линзы для фокусировки испускаемого света. На приведенной ниже диаграмме показан типичный светоизлучающий диод (плоская часть линзы указывает на катод.)

Ранее мы обсуждали, что диод может испытать пробой стабилитрона без необратимого повреждения. Диоды могут быть изготовлены с очень специфическое обратное напряжение пробоя. Диод Зенера предназначен для обратного смещения в цепи и пробоя при очень определенном напряжении до действовать как устройство опорного напряжения.

После превышения барьерного напряжения в PN-переходе со смещением в прямом направлении устройство становится высокопроводящим.Это видно из характеристики диода, который показывает быстрое увеличение тока при небольшом изменении приложенного напряжения. Это приведет к большому току через диод. что бы быстро перегреться и потом разрушить устройство. По этой причине резистор подходящего номинала должен быть включен последовательно с диодом, чтобы гарантировать, что ток не превышает текущий рейтинг для устройства. (Это также относится к диодам Зенера, которые будут работать в обратном смещении после того, как опорное напряжение будет превышен)

Мы знаем, что в PN-переходе с обратным смещением обедненная область действует как изолятор между двумя проводящими областями.Это основная структура для конденсатор. Поэтому PN-переход с обратным смещением может действовать как конденсатор. Кроме того, шириной области обеднения можно управлять с помощью обратного смещения.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.