Прямое напряжение диода. Полупроводниковые диоды: принцип работы, характеристики и применение

Что такое полупроводниковый диод и как он работает. Какие бывают типы диодов и их характеристики. Где применяются диоды в электронике и электротехнике. Как выбрать подходящий диод для схемы.

Что такое полупроводниковый диод

Полупроводниковый диод — это электронный компонент с двумя выводами, обладающий свойством односторонней проводимости электрического тока. Диод хорошо проводит ток в прямом направлении (от анода к катоду) и практически не проводит в обратном.

Основой диода является p-n переход — область на границе полупроводников p-типа и n-типа. Именно p-n переход обеспечивает ключевое свойство диода — выпрямление переменного тока.

Принцип работы полупроводникового диода

Работа диода основана на особенностях p-n перехода:

• При прямом включении (плюс к p-области, минус к n-области) через переход идет значительный ток.
• При обратном включении ток через переход практически отсутствует.

Такое поведение объясняется процессами, происходящими в p-n переходе при приложении напряжения разной полярности:

1. Прямое включение: потенциальный барьер p-n перехода уменьшается, через него свободно проходят основные носители заряда.
2. Обратное включение: потенциальный барьер увеличивается, ток через переход резко падает.

Основные характеристики полупроводниковых диодов

Ключевыми параметрами диодов являются:

• Максимальный прямой ток
• Максимальное обратное напряжение
• Прямое падение напряжения
• Обратный ток
• Емкость p-n перехода
• Быстродействие

Эти характеристики определяют возможности применения диодов в различных схемах.

Вольт-амперная характеристика диода

Зависимость тока через диод от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ). ВАХ диода имеет ярко выраженный нелинейный характер:

• Прямая ветвь: экспоненциальный рост тока при увеличении напряжения
• Обратная ветвь: очень малый ток насыщения вплоть до напряжения пробоя

ВАХ позволяет определить основные параметры диода и оценить его поведение в различных режимах работы.

Основные типы полупроводниковых диодов

Существует множество разновидностей диодов для различных применений:

Выпрямительные диоды

Предназначены для выпрямления переменного тока. Характеризуются высокими значениями допустимого прямого тока и обратного напряжения.

Стабилитроны

Используются для стабилизации напряжения. Работают на участке электрического пробоя обратной ветви ВАХ.

Светодиоды

Излучают свет при протекании прямого тока. Применяются для индикации и освещения.

Варикапы

Используют зависимость емкости p-n перехода от обратного напряжения. Применяются для электронной перестройки частоты.

Импульсные диоды

Обладают малым временем переключения. Используются в импульсных и высокочастотных схемах.

Применение полупроводниковых диодов

Диоды нашли широкое применение в электронике и электротехнике:

• Выпрямление переменного тока
• Защита от обратного тока
• Стабилизация напряжения
• Детектирование сигналов
• Ограничение напряжения
• Формирование импульсов
• Генерация света (светодиоды)
• Перестройка частоты (варикапы)

Разнообразие типов диодов позволяет подобрать оптимальный вариант для каждой конкретной задачи.

Как правильно выбрать диод для схемы

При выборе диода необходимо учитывать следующие факторы:

1. Максимальный рабочий ток схемы
2. Максимальное обратное напряжение
3. Допустимое прямое падение напряжения
4. Быстродействие (для импульсных схем)
5. Температурный диапазон работы
6. Тип корпуса и способ монтажа

Важно выбирать диод с запасом по основным параметрам для обеспечения надежной работы схемы.

Маркировка полупроводниковых диодов

Система маркировки диодов позволяет определить их основные характеристики:

• Буквенно-цифровой код содержит информацию о типе диода, материале, предельных параметрах
• Цветовая маркировка используется для обозначения полярности и некоторых параметров
• Специальные символы на корпусе указывают на особенности применения

Умение расшифровывать маркировку помогает быстро подобрать нужный диод для замены или ремонта.

Проверка исправности диодов

Для проверки работоспособности диода можно использовать следующие методы:

1. Прозвонка мультиметром в режиме проверки диодов
2. Измерение прямого и обратного сопротивления
3. Снятие вольт-амперной характеристики
4. Проверка работы в реальной схеме

Важно помнить, что некоторые типы диодов (например, высоковольтные) могут показывать нормальное сопротивление даже при наличии дефектов.

Заключение

Полупроводниковые диоды являются одним из базовых элементов современной электроники. Понимание принципов их работы и основных характеристик необходимо для грамотного проектирования и обслуживания электронных устройств. При правильном выборе и применении диоды обеспечивают надежную работу самых разнообразных схем — от простейших выпрямителей до сложных импульсных преобразователей.

Что такое прямое напряжение. Чем отличается прямой диод от обратного диода

Обратный ток диода / 0, если утечки малы, почти не зависит от напряжения на р — / г-переходе, но в сильной степени зависит от температуры. При достижении напряжения пробоя обратный ток резко возрастает за счет лавинного, или Зенеровского, пробоя. Если прибор не рассчитан специально для работы в области пробоя (как, например, стабилитрон и обращенный диод), то вслед за лавинным наступает и тепловой пробой, и диод гибнет. Заметим, что иногда тепловой пробой развивается раньше всех остальных.  

Обратный ток диода растет с увеличением обратного напряжения. Главными причинами различия обратных ветвей характеристики реального и идеального диодов являются ток т е р м о — генерации в объеме и на поверхности перехода и ток утечки по поверхности перехода. В германиевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации мал и обратный ток близок к току насыщения. В кремниевых диодах при комнатной температуре ток термогенерации является основной составляющей обратного тока.  

Обратный ток диода зависит от температуры корпуса еще сильнее и имеет положительный коэффициент. Так, при увеличении температуры на каждые 10 С обратный ток германиевых диодов увеличивается в 2 раза, а кремниевых — 2 5 раза.  

Типовая вольт-амперная характеристика диода.

Схема замещения фотодиода.| Семейство вольт-амперных характеристик фотодиода.| Относительная спектральная чувствительность г германиевых и кремниевых фотодиодов.

Обратный ток диода возрастает при освещении p — n — перехода. Этот эффект может использоваться для фотометрических измерений. С этой целью в корпусе фотодиода делается прозрачное окно. На рис. 10.5 показано схемное обозначение фотодиода, на рис. 10.6 приведена его схема замещения, а на рис. 10.7 представлено семейство характеристик. Для фотодиодов характерно наличие тока короткого замыкания, который пропорционален его освещенности, поэтому в отличие от фоторезисторов фотодиод может использоваться без дополнительного источника питания. Чувствительность фотодиодов обычно составляет около 0 1 мкА / лк. При подаче на фотодиод запирающего напряжения фототок практически не изменяется. Такой режим работы фотодиода предпочтителен, когда требуется получить большое быстродействие, так как с ростом запирающего напряжения уменьшается собственная емкость р-п-пе-рехода.  

Обратный ток диода изме-ряется микроамперметром ИТ. Выходное сопротивление генератора постоянного напряжения должно быть достаточно малым, так как выходное напряжение ГН не должно меняться более чем на 1 % при изменении величины / обр от нуля до максимального (для испытываемого диода) значения. Вольтметр включают до измерителя тока и его блока защиты БЗ. Поэтому падение напряжения на измерителе тока и токонесущих элементах схемы защиты не должно превышать 2 % от устанавливаемой величины обратного напряжения. Если генератор напряжения питается от сети, то пульсации на его выходе не должны превышать 1 % от выходного напряжения.  

А.Н. Морковин

Исследование вольт-амперной характеристики полупроводникового диода

Мариуполь, 2012 г.

Цель работы: Изучить особенности, режимы и принципы функционирования полупроводникового диода.

Теоретическое введение

Полупроводниковые диоды — широкий класс твердотельных приборов, предназначенных для осуществления нелинейных преобразований электрических сигналов (выпрямление, детектирование, генерирование и т.д.), преобразования электрической энергии в излучение (светодиоды, лазеры) и, наоборот, преобразования излучения в электрическую энергию (фотопреобразователи, солнечные элементы).

Принцип работы диодов базируется на процессах, протекающих вследствие образования p-n-перехода.

Изучим терминологический аппарат.

Полупроводник — это материал

Если легировать 4-валентный полупроводник (например, кремний) 5-валентной примесью (например, фосфором) мы получим полупроводник n-типа донорной . Дополнительный пятый электрон донорной примеси проще переходит в свободное состояние и перенос заряда осуществляется свободными электронами.

Для полупроводника n-типа проводимости электроны являются основными носителями заряда . Дырки — неосновные носители заряда .

При легировании 4-валентного полупроводника (например, кремния) 3-валентной примесью (например, бором) получим полупроводник p-типа . В этом случае примесь называется акцепторной

. Поскольку 3-валентная примесь, для обеспечения нормальной ковалентной связи в кристаллической решетке, забирает один недостающий электрон кремния, в валентной зоне возникает дырка. Вследствие чего перенос заряда в полупроводнике p-типа имеет дырочную природу.

Для полупроводника p-типа дырки будут являться основными носителями заряда. Электроны — неосновные носители заряда.

Контакт полупроводников n-типа и p-типа, из-за разности концентраций основных носителей заряда, приводит к образованию неподвижного объемного заряда и, как следствие, к нелинейной зависимости тока от подаваемого на p-n-переход напряжения. Данное свойство легло в основу работы полупроводникового диода.

Равновесное состояние p-n-перехода

Пусть внутренняя граница раздела двух областей полупроводника с различным типом проводимости является плоскость ММ (см. рис. 2). Слева находится полупроводник p-типа, справа — n-типа.

Т.к. в полупроводнике n-типа концентрация свободных электронов значительно превышает их концентрацию в соседнем полупроводнике p-типа, возникает градиент концентрации, заставляющий основные носители заряда (в данном случае электроны) диффундировать в соседнюю область.

Таким образом, из полупроводника n-типа основные носители заряда (электроны) диффундируют в p-область. Им на встречу, увлекаемые все тем же градиентом концентрации, из p-области в n-область движутся дырки. Мы имеем диффузионные потоки основных носителей заряда через p-n-переход.

При этом электроны, перешедшие из n-области в p-область, рекомбинируют вблизи границы раздела этих областей с дырками p-области; точно также дырки, перешедшие из p-области в n-облатсь, рекомбинируют здесь с электронами этой области. В результате этого в приконтактном слое n-области практически не остается свободных электронов и в нем формируется неподвижный объемный положительный заряд ионизированных доноров.

В приконтактном слое p-области практически не остается дырок и в нем формируется неподвижный объемный отрицательный заряд ионизированных акцепторов.

Неподвижный объемный заряд создает в p-n-переходе контактное электрическое поле с определенной разностью потенциалов, локализованное в области перехода и практически не выходящее за его приделы. Поэтому вне слоя, где поля нет, свободные носители заряда движутся по-прежнему хаотично и число носителей, ежесекундно наталкивающихся на слой объемного заряда, зависит только от их концентрации и скорости теплового движения.

Если в слой объемного заряда влетает неосновной носитель (электрон для p-области или дырка для n-области), то контактное поле подхватывает его и перебрасывает через этот слой. Получается, что каждый неосновной носитель заряда, налетающий на p-n-переход, проходит через него.

Прямое и обратное смещение p-n-перехода

Рассмотрим явления, происходящие в диоде, к которому приложена разность потенциалов от внешнего источника напряжения.

Смещение, при котором плюс источника подсоединен к n-области, а минус — к p-области называется обратным (см. рис. 3).

Рис. 3. Обратное смещение на p-n-переходе.

Внешнее поле Е вн вызывает дрейф основных носителей заряда в направлениях, указанных стрелками на рис. 3. Таким образом, вся масса электронов n-области и дырок p-области отходит от p-n-перехода, обнажая при этом новые слои ионизированных доноров и акцепторов, т. е. расширяя область объемного заряда до размера d 0 + Δd.

При прямом смещении (плюс источника напряжение подсоединяется к p-области, а минус — к n-области) возникающее в объеме n- и p-областей электрическое поле вызывает приток основных носителей к области объемного заряда p-n-перехода. Контактная разность потенциалов при этом уменьшается до значения V k – V.

Прямой и обратный токи p-n-перехода

При обратном смещении на p-n-переходе ток основных носителей заряда, сдерживаемый возросшим потенциальным барьером, уменьшается. Увеличение обратного смещения приведет к дальнейшему росту потенциального барьера и, в конце концов, ток основных носителей заряда через p-n-переход станет равным нулю.

В этом случае на вольт-амперной характеристике будет наблюдаться лишь обратный ток неосновных носителей, попавших в область объемного заряда за счет дрейфа.

Прямое смещение понижает потенциальный барьер для основных носителей заряда, что приводит к росту прямого диффузионного тока. Основные носители заряда, гонимые градиентом концентрации, устремляются через понизившийся потенциальный барьер и прямой диффузионный ток через p-n-переход, в этом случае, значительно превысит обратный ток дрейфа неосновных носителей заряда.

Таким образом, подача внешнего смещения на p-n-переход выводит его из состояния динамического равновесия. Рис. 6. Схема изучения ВАХ диода.

Ход работы:

1. 
   Изменяя напряжение U вх необходимо снять зависимость обратного тока (амперметр А) от обратного смещения на p-n-переходе (вольтметр V). Количество точек и шаг изменения U вх выбрать таким, чтобы на итоговой ВАХ диода было видно увеличение обратного тока вблизи нулевого смещения, дальнейший выход на плато и пробой. Запрещается выходить в режим глубокого пробоя, чтобы не допустить перегрева диода и выхода из строя прибора.
2. 
   Переключить напряжение на прямое смещение и снять зависимость тока (амперметр А) от напряжения на p-n-переходе (вольтметр V) в прямом смещении.
3. 
   В процессе получения точек для построения ВАХ записывать напряжение, подаваемые на вход схемы (U вх).
4. 
   Данные эксперимента занести в таблицу 1.
5. 
   Из таблицы 1, учитывая пределы измерения и показания измерительных приборов, преобразовать экспериментальные данные и занести их в таблицу 2.
6. 
   На основе таблицы 2 построить вольт-амперную характеристику диода (аналогично рис. 5).
7. 
   Повторить инструкции пунктов 1 — 7 для второго стабилитрона лабораторного стенда.

Для заполнения данными таблиц 1 и 2, а также для построения вольт-амперной характеристики можно воспользоваться компьютерными программами (Excel, Open Office Calc, Google документы). Таблицы и графики должны быть распечатаны, вырезаны и вклеены в лабораторную тетрадь.

Примечание:

Максимально допустимый ток стабилизации I ст.макс. — это наибольший ток через стабилитрон, при котором температура его р-n-перехода не превышает допустимой. Превышение тока I ст.макс. ведет к тепловому пробою р-n-перехода и, естественно, к выходу прибора из строя.

Для стабилитронов лабораторного стенда I ст.макс. = 29 мА (данные взяты из таблицы характеристик данной марки стабилитрона).

Основываясь на максимальном значении тока стабилизации и максимально возможном напряжении лабораторного источника (30 В) необходимо рассчитать номинал сопротивления R исходя из следующих соображений: при максимальном напряжении U вх ток через стабилитрон не должен превысить I стаб. Напряжение на входе (U вх), В

Напряжение на диоде (V), В

Показания амперметра (А)

Придел шкалы амперметра (А), мА

0,1

0,2

…

0,1

0,2

…

0,1

0,2

…

0,1

0,2

…

Таблица 2. Напряжение на диоде, В

Ток в схеме, мА

Диод №1. Полярность на входе (а).

0,1

0,2

…

Диод №1. Полярность на входе (б).

0,1

0,2

…

Диод №2. Полярность на входе (а).

0,1

0,2

…

Диод №2. Полярность на входе (б).

0,1

0,2

…

Контрольные вопросы:

1. 
   Поясните принцип образования объемного неподвижного заряда на границе p-n-перехода.
2. 
   Почему обратный ток p-n-перехода не меняется при увеличении обратного смещения до наступления пробоя?
3. 
   Чем обусловлено увеличение тока при подаче прямого напряжения на p-n-переход?
4. 
   Какой пробой наблюдается в стабилитроне? Какова его физическая природа?
5. 
   Что показывает амперметр А в схеме на рис. 6?
6. 
   Зачем в экспериментальной схеме, изображенной на рис. 6, применяется сопротивление R?
7. 
   Что показывает вольтметр V в схеме на рис. 6?
8. 
   На диод подается смещение U вх, при появлении тока в схеме напряжение V, падающее на диоде, уменьшается. Где падает разность напряжений U вх – V? Почему при отсутствии тока в схеме U вх = V?
9. 
   Меняется ли напряжение на диоде в режиме пробоя c увеличением обратного смещения U вх? Какие выводы из этого следуют?

Существует три вида диодов:

Газонаполненные;

Электровакуумные;

Полупроводниковые диоды, про которые и будет идти речь дальше.

В чистом полупроводнике отсутствуют свободные электроны, поэтому его электропроводность, как и у диэлектрика крайне мала. Если добавить в полупроводник примесь, то проводимость увеличится. Для того чтоб заметить изменение электропроводимости, достаточно в чистый полупроводник добавить очень малое количество примеси – 1 атом примеси на 10 6 атомов полупроводника. Электрическая проводимость любого вещества зависит от наличия в атоме свободных, слабо связанных электронов на внешней орбите.

Если электрон освободился от соседнего атома, то на месте оборванного электрона появилась новая дырка. Электроны двигаются от отрицательного к положительному потенциалу, а дырки можно рассматривать как такие, что двигаются в обратном направлении. Также дырки можно рассматривать как элемент положительного заряда. Примеси, которые образовывают свободные электроны в полупроводнике, называются донорными, а которые делают дырки – акцепторными. Процесс заполнения неполных валентных связей называется рекомбинация.

Рисунок 1 – Проводимость полупроводникового диода

p — n переход – это переходной слой, полученный на границе полупроводников разной проводимости.

Различают два типа перехода:

Плоскостной;

Точечный.

Принцип работы полупроводникового диода основан на особенности p — n перехода — ярко выраженная проводимость, которая зависит от полярности приложенного напряжения (рисунок 1).

На основании представленных характеристик материалов создан полупроводниковый прибор – диод.

Рисунок 2 – Обозначение диода

в электрических схемах – VD .

Основные электрические параметры диода:

1. І ном – максимальное значение действующего тока через диод, которое его не перегревает.

2. Максимальный импульсный ток – І і. max .

3. Обратное максимальное напряжение U обр.

Все полупроводниковые приборы очень чувствительны к примесям в воздухе, поэтому их размещают в герметичном корпусе из стекла или керамики.

Работа диода при прямом приложенном напряжении имеет следующий вид (ток — черная кривая, напряжение — красная):

Рисунок 3 – Ток и напряжение на диоде

С рисунка видно, что при положительном напряжении диод VD открывается и напряжение имеет малое значение, при отрицательном напряжении диод закрывает мгновенно, переставая пропускать через себя ток.

Широко применяются при необходимости преобразования переменного напряжения в постоянное. Выпрямленное напряжение будет иметь пульсирующий вид, как изображено на рисунке 3 – однополупериодное выпрямление, если же применять диодный мост , то будет осуществлено двухполупериодное выпрямление. В полученном пульсирующем напряжении для электрических приборов будет важно действующее значение напряжения . Для трехфазных сетей применяют выпрямитель Ларионова.

Специальные диоды

– разновидность диода, которому характерна вертикально спадающая ВАХ, на которой стабилитрон предназначен продолжительно работать.

Рисунок 4 – Вольт-амперная характеристика (ВАХ) стабилитрона

Предназначается для работы в источниках питания для стабилизации напряжения.

Основные характеристики: U стабилизации , І min , I max – граничные значения тока через стабилитрон.

Туннельный диод – это диод, которому характерно наличие в прямой ветке вольт-амперной характеристики участок с обратным сопротивлением. При увеличении прямого напряжения монотонно увеличивается выходное значение тока. Напряжение пробоя такого полупроводника практически равно нулю.

Рисунок 5 – ВАХ туннельного диода

Используются в схемах переключения и генераторах электрических колебаний.

Динистор – специальный диод, который сохраняет высокое сопротивление до определенного значения прямого напряжения, после чего сопротивление резко спадает и равно величине сопротивления открытого диода.

Рисунок 6 – Вольт-амперная характеристика динистора

Используют в схемах автоматики и генераторах переменно-линейного напряжения.

Варикап – диод, у которого изменяется емкость в зависимости от значения приложенного обратного напряжения.

Рисунок 7 – ВАХ варикапа

Применяются в электрических схемах, где необходима настройка частоты контура колебания, деление или умножение частоты.

Характерные для варикапа параметры:

Общая емкость – измеренная емкость при определенном обратном напряжении;

Коэффициент перекрытия по емкости – при двух некоторых значениях напряжения отношения емкостей варикапа.

Температурный коэффициент емкости – относительное изменение емкости, вызванное сменой температуры.

Предельная частота – та, на которой реактивная составляющая варикапа становится равна активной.

– спец диод, обратная проводимость которого изменяется от величины светового потока Ф.

Рисунок 8 – ВАХ фотодиода

Используются в измерителях светового потока и приборах автоматики.

Светодиод излучает свет при прохождении через него в прямом направлении электрического тока, цвет свечения определяется химическим составом кристалла.

Отличительной особенностью светодиода является экономичность – очень малое потребление тока (2-5мА).

Есть другой способ снижения напряжения на нагрузке, но только для цепей постоянного тока. Про смотри здесь.

Вместо дополнительного резистора используют цепочку из последовательно включенных, в прямом направлении, диодов.

Весь смысл состоит в том, что при протекании тока через диод на нем падает «прямое напряжение» равное, в зависимости от типа диода, мощности и тока протекающего через него — от 0,5 до 1,2 Волта.

На германиевом диоде падает напряжение 0,5 — 0,7 В, на кремниевом от 0,6 до 1,2 Вольта. Исходя из того, на сколько вольт нужно понизить напряжение на нагрузке, включают соответствующее количество диодов.

Чтобы понизить напряжение на 6 В необходимо приблизительно включить: 6 В: 1,0 = 6 штук кремниевых диодов, 6 В: 0,6 = 10 штук германиевых диодов. Наиболее популярны и доступны кремниевые диоды.

Выше приведенная схема с диодами, более громоздка в исполнении, чем с простым резистором. Но, выходное напряжение, в схеме с диодами, более стабильно и слабо зависит от нагрузки. В чем разница между этими двумя способами снижения выходного напряжения?

На Рис 1 — добавочное сопротивление — резистор (проволочное сопротивление), Рис 2 — добавочное сопротивление — диод.

У резистора (проволочного сопротивления) линейная зависимость между током, проходящем через него и падением напряжения на нем. Во сколько раз увеличится ток, во столько же раз увеличится и падение напряжения на резисторе.

Из примера 1: если мы к лампочке подключим параллельно еще одну, то ток в цепи увеличится, с учетом общего сопротивления двух лампочек до 0,66 А. Падение напряжения на добавочном резисторе будет: 12 Ом *0,66 А = 7,92 В. На лампочках останется: 12 В — 7,92 В = 4,08 В. Они будут гореть в пол накала.

Совсем другая картина будет если вместо резистора будет цепочка диодов.

Зависимость между током протекающем через диод и падающем на нем напряжении нелинейная. Ток может увеличиться в несколько раз, падение напряжения на диоде увеличится всего на несколько десятых вольта.

Т.е. чем больше ток диода, тем (сравнительно с резистором) меньше увеличивается его сопротивление. Падение напряжения на диодах мало зависит от тока в цепи.

Диоды в такой цепи выполняют роль стабилизатора напряжения. Диоды необходимо подбирать по максимальному току в цепи. Максимально допустимый ток диодов должен быть больше, чем ток в рассчитываемой цепи.

Падения напряжения на некоторых диодах при токе 0,5 А даны в таблице.

В цепях переменного тока, в качестве добавочного сопротивления можно использовать конденсатор, индуктивность, динистор или тиристор (с добавлением схемы управления).

П олупроводниками являются вещества, занимающие промежуточное положение между проводниками и изоляторами, по своим электропроводящим свойствам.
В полупроводниках, как и в металлах ток представляет из себя упорядоченное движение заряженных частиц.
Однако, вместе с перемещением отрицательных зарядов(электронов) в полупроводниках имеет место упорядоченное перемещение положительных зарядов, т. н. — дырок .

Дырки получаются при участии ионов вещества полупроводника — атомов с сбежавшими электронами. В реальности, ионизированные атомы не покидают своего места, в кристаллической решетке. На самом деле, имеет место поэтапное изменение состояния атомов вещества, когда электроны перескакивают с одного атома, на другой. Возникает процесс, внешне выглядящий, как упорядоченное движение неких условных положительно заряженных частиц — дырок .

В обычном, чистом полупроводнике соотношение дырок и свободных электродов 50%:50%.
Но стоит добавить в полупроводник небольшое количество вещества — примеси, как это соотношение претерпевает значительные изменения. В зависимости от особенностей добавленного вещества полупроводник приобретает либо ярко выраженную электронную проводимость(n-тип), либо его основными носителями становятся дырки(p-тип).

Полупроводниковый переход(p-n) формируется на стыке двух фрагментов полупроводникового материала, имеющих разную проводимость. Он представляет из себя крайне тонкую область, обедненную носителями обоих типов. p-n переход имеет незначительное сопротивление, когда направление тока — прямое, и очень большое, когда направление тока — обратное.

Обычный полупроводниковый диод состоит из одного полупроводникового перехода, снабженного двумя выводами — анодом (положительным электродом) и катодом — отрицательным электродом. Соответственно, диод обладает свойством односторонней проводимости — он хорошо проводит ток в прямом направлении и плохо в обратном.

Что это означает на практике?
Представим себе электрическую цепь, состоящую из батарейки и лампочки накаливания, подключенной последовательно через полупроводниковый диод. Лампочка будет гореть только в том случае, если анод (положительный электрод) подключен к плюсу источника питания (батарейки) а катод (отрицательный электрод) к минусу — через накальную нить лампочки.

Это и является прямым включением полупроводникового диода. Если поменять полярность источника питания, включение диода окажется обратным — лампочка гореть не будет. Обратите внимание как выглядит обозначение полупроводникового диода на схеме — треугольная стрелочка, указывающая прямое включение, совпадает с общепринятым в электротехнике направлением тока — от плюса источника питания, к минусу. Вертикальная черточка примыкающая к ней символизирует преграду для движения тока в обратном направлении.

Существует одно обязательное условие для нормальной работы любого полупроводникового диода. Напряжение источника питания должно превышать некоторый порог (величину потенциала внутреннего смещения p-n перехода). Для выпрямительных диодов он как правило — меньше 1 вольта, для германиевых высокочастотных диодов порядка 0,1 вольта, для светодиодов может превышать 3 вольта. Это свойство полупроводниковых диодов можно использовать при создании низковольтных стабилизированных источников питания.

Если диод подключить обратно и постепенно повышать напряжение источника питания, в некоторый момент обязательно наступит обратный электрический пробой p-n перехода. Диод начнет пропускать ток и в обратном направлении, а переход окажется испорченным. Величина максимального допустимого обратного напряжения (Uобр.и.) широко разнится у различных типов полупроводниковых диодов и является очень важным параметром.

Вторым, не менее важным параметром можно назвать предельное значение прямого тока-Uпр. Этот параметр напрямую зависит от величины падения напряжения на переходе полупроводникового диода, материала полупроводника и теплообменных характеристик корпуса.

Использование каких — либо материалов этой страницы, допускается при наличии ссылки на сайт

Прямое и обратное напряжение

Когда диод открыт, на нем имеется прямое напряжение. Обратным напряжением считается величина во время закрытия диода и прохождения через него обратного тока. Сопротивление диода при прямом напряжении очень мало, в отличие от обратного напряжения, возрастающего до тысяч кОм.

Если диоды использовать в работе с переменным током, то при плюсовой полуволне синуса напряжения он будет открыт, а при минусовой – закрыт. Такое свойство диодов применяют для выпрямления напряжения. Поэтому такие устройства называются выпрямителями.

4.3. Вольт-амперная характеристика диода Слайд № 11

Зависимость U = f(I) называется вольт-амперной характеристикой диода.

Характеристика диода выражается графиком, на котором видна зависимость тока, напряжения и его полярности. Вертикальная ось координат в верхней части определяет прямой ток, в нижней части – обратный.

Горизонтальная ось справа обозначает прямое напряжение, слева – обратное. Прямая ветка графика выражает ток пропускания диода, проходит рядом с вертикальной осью, так как выражает повышение прямого тока.

Вторая ветка графика показывает ток при закрытом диоде, и проходит параллельно горизонтальной оси. Чем круче график, тем лучше диод выпрямляет ток. После возрастания прямого напряжения, медленно повышается ток. Достигнув области скачка, его величина резко нарастает.

На обратной ветви графика видно, что при повышении обратного напряжения, величина тока практически не возрастает. Но, при достижении границ допустимых норм происходит резкий скачок обратного тока. Вследствие этого диод перегреется и выйдет из строя.

4.4. Пробой р-n-перехода Слайд № 12

Пробоем p-n-перехода называется явление резкого увеличения обратного тока при достижении обратным напряжением определенного критического значения. Различают электрический и тепловой пробои p-n-перехода.

Электрический пробой

Электрический пробой возникает в результате воздействия сильного электрического поля в p-n-переходе. Такой пробой является обратимым, то есть он не приводит к повреждению перехода, и при снижении обратного напряжения свойства диода сохраняются. Благодаря этому электрический пробой используют в качестве рабочего режима в полупроводниковых диодах.

В свою очередь, электрический пробой разделяется на туннельный и лавинный пробои.

Туннельный пробой

Туннельный пробой происходит в результате явления туннельного эффекта, который проявляется в том, что при сильной напряженности электрического поля, действующего в p-n-переходе малой толщины, некоторые электроны проникают (просачиваются) через переход из области p—типа в область n—типа без изменения своей энергии. Р-n-переходы малой толщины возможны только при высокой концентрации примесей в молекуле полупроводника.

Лавинный пробой

Лавинный пробой заключается в том, что под действием сильного электрического поля неосновные носители зарядов под действием тепла в p-n-переходе ускоряются на столько, что способны выбить из атома один из его валентных электронов и перебросить его в зону проводимости, образовав при этом пару электрон – дырка. Образовавшиеся носители зарядов тоже начнут разгоняться и сталкиваться с другими атомами, образуя следующие пары электрон – дырка. Процесс приобретает лавинообразный характер, что приводит к резкому увеличению обратного тока при практически неизменном напряжении.

Что такое диод прямого напряжения?

Прямое напряжение диода — это падение электрического напряжения, которое происходит, когда электрический ток проходит через диод. Диоды представляют собой двухпроводные полупроводниковые устройства, которые проводят электрический сигнал в одном направлении, но не в другом. Когда диод проводит электричество, говорят, что он смещен в прямом направлении и потребляет небольшое количество напряжения, проходящего через него в процессе. Величина напряжения, используемого самим диодом при прямом смещении, называется прямым напряжением диода, напряжением диода или падением напряжения диода.

Диоды состоят из двух частей материала одного типа, сплавленных вместе со свинцом, прикрепленным к каждому концу. Одна часть материала, называемая катодом, имеет добавку, которая делает его отрицательно заряженным. Другая часть, называемая анодом, имеет добавку, которая делает ее положительно заряженной. Когда эти две части сливаются воедино, они обмениваются электронами в той точке, где они встречаются, которая затем становится сбалансированной, не имея ни положительного, ни отрицательного заряда. Эта область называется слоем истощения.

Если на катод стандартного кремниевого диода подается отрицательное напряжение, слой обеднения расширяется, создавая электрическое поле, которое сопротивляется напряжению. Диод в этом состоянии называется обратным смещением. В результате электрический ток не может проходить через диод, поскольку диод потребляет все приложенное напряжение. Следовательно, падение напряжения, или обратное напряжение диода, составляет 100% от приложенного напряжения.

С другой стороны, если отрицательное напряжение приложено к аноду стандартного кремниевого диода, отрицательное напряжение объединяется с отрицательными силами соединения катода. Эта сила достаточно сильна, чтобы преодолеть обедненный слой и положительно заряженный анод диода. Затем диод смещается вперед и начинает проводить электрический ток; однако электрическая сила, необходимая для преодоления обедненного слоя и перемещения через положительный анод диода, требует использования небольшого количества электрического напряжения. Это используемое напряжение является прямым напряжением диода и обычно потребляет около 0,7 В в стандартном кремниевом диоде.

Прямое напряжение диода изменяется от одного типа диода к другому, в зависимости от используемого основного материала, количества заряда, добавляемого к аноду и катоду диода, и предполагаемого применения диода. В приложениях, имеющих дело с очень низкими напряжениями, используются специальные диоды, которые имеют очень тонкие слои обеднения, слабые аноды и, как следствие, очень маленькие прямые напряжения диодов. Аналогичным образом, существуют специальные диоды с обратным напряжением диода менее 100%, что позволяет им проводить электричество даже в состоянии с обратным смещением.

ДРУГИЕ ЯЗЫКИ

Что такое максимальное прямое напряжение диода

У светодиода сильно ограничен ток. Через обычный красный светодиод лучше больше 20 мА не пропускать. По вашему 50 мА — это силовая цепь? И вы считаете, что использование светодиода как источника опорного напряжения — это хорошая схема?

Поиск данных по Вашему запросу:

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Способы соединения диодных мостов, выпрямителей для увеличения их максимального тока и напряжения

Диоды Шоттки 1N5817, 1N5818, 1N5819

В дополнение к прямому падению напряжения и максимальному обратному напряжению есть много других технических параметров диодов, важных при разработке схем и выборе компонентов. Технические описания для широкого спектра полупроводниковых приборов могут быть найдены в справочниках и интернете. В качестве источника спецификаций компонентов я предпочитаю интернет, так как данные, полученные от производителей, более актуальны. Большинство из этих параметров зависит от температуры и других условий эксплуатации, и поэтому одно значение не в полной мере описывает любой из этих показателей.

Поэтому производители предоставляют графики показателей компонентов в зависимости от других переменных например, температура , благодаря чему разработчик схем имеет лучшее представление о том, на что способно устройство. На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus. Радиоэлектроника Схемотехника Основы электроники и схемотехники Том 3 — Полупроводниковые приборы.

Введение в диоды и выпрямители Проверка диодов мультиметром Технические характеристики диодов Схемы выпрямителей Пиковый детектор Схемы ограничителей напряжения Схемы фиксаторов уровня Умножители напряжения Схемы коммутации индуктивных нагрузок Диодные схемы коммутации Стабилитроны Диоды Шоттки Туннельные диоды Светоизлучающие диоды Лазерные диоды Фотодиоды Солнечные элементы Другие специальные типы диодов Другие диодные технологии SPICE модели диодов.

Сообщить об ошибке. Ваше имя. Ваш email для ответа.

Что значит Максимальное прямое напряжение,В 0.45 у диода шоттки?

Диоды Шоттки 1N, 1N, 1N — полупроводниковое устройство, обладающее низким падением напряжения при прямом включении. Барьером Шоттки служит металл-полупроводниковый переход , пропускающий электрическую цепь только в одном направлении. Предельное прямое напряжения составляет от 0,45В до 0,60В , предельное обратное напряжение — от 20В до 40В. Средний прямой ток равен 1А , предельный обратный ток — 1мА.

Максимальное обратное напряжение диода — Vr. Первой и Среднее прямое напряжение диода — Vf (падение напряжения на переходе). Среднее.

Выпрямительный диод

В дополнение к прямому падению напряжения и максимальному обратному напряжению есть много других технических параметров диодов, важных при разработке схем и выборе компонентов. Технические описания для широкого спектра полупроводниковых приборов могут быть найдены в справочниках и интернете. В качестве источника спецификаций компонентов я предпочитаю интернет, так как данные, полученные от производителей, более актуальны. Большинство из этих параметров зависит от температуры и других условий эксплуатации, и поэтому одно значение не в полной мере описывает любой из этих показателей. Поэтому производители предоставляют графики показателей компонентов в зависимости от других переменных например, температура , благодаря чему разработчик схем имеет лучшее представление о том, на что способно устройство. На сайте работает сервис комментирования DISQUS, который позволяет вам оставлять комментарии на множестве сайтов, имея лишь один аккаунт на Disqus. Радиоэлектроника Схемотехника Основы электроники и схемотехники Том 3 — Полупроводниковые приборы. Введение в диоды и выпрямители Проверка диодов мультиметром Технические характеристики диодов Схемы выпрямителей Пиковый детектор Схемы ограничителей напряжения Схемы фиксаторов уровня Умножители напряжения Схемы коммутации индуктивных нагрузок Диодные схемы коммутации Стабилитроны Диоды Шоттки Туннельные диоды Светоизлучающие диоды Лазерные диоды Фотодиоды Солнечные элементы Другие специальные типы диодов Другие диодные технологии SPICE модели диодов. Сообщить об ошибке.

Диоды и диодные выпрямители

Диоды выпрямительные — полупроводниковые устройства, которые используются для преобразования переменного тока в постоянный. Иногда из них изготавливают диодные мосты 4 диода, объединённых в один корпус. Диапазон частот таких диодов невелик. Промышленный переменный ток преобразовывается при частоте 50 Гц, а максимальная рабочая частота выпрямительных диодов составляет 20 кГц.

Регистрация Вход.

Диод Шоттки

О компании Реквизиты Сотрудники Вакансии. Информация Сертификаты Вопрос-ответ Справочники. Общие положения Оплата и доставка Гарантия на товар Заказать товар. Диоды Шоттки: описание, принцип работы, схема, основные параметры, применение, характеристики В конце х годов XX века немецкий физик Вальтер Шоттки обнаружил, что внешнее электрическое поле заставляет свободные электроны покидать зону проводимости и в буквальном смысле выходить из твёрдого тела. Данная квантовая зависимость впоследствии была названа именем её первооткрывателя и теперь известна, как эффект Шоттки. Несмотря на то, что открытие германского учёного относится к области теоретической физики, оно находит применение в практической радиотехнике и лежит в основе функциональности таких радиокомпонентов, как диоды Шоттки.

Прямое и обратное напряжение диода.

Схематическое обозначение полупроводниковых диодов показано на рисунке ниже. Обычно термином «диод» обозначаются устройства, работающие с малым сигналом, I? Схематическое условное обозначение диода: Стрелками показано направление движения тока. При включении в простую схему, состоящую из батареи и лампы, диод будет либо пропускать ток на лампу, либо препятствовать его протеканию в зависимости от полярности приложенного напряжения. Работа диода: а Диод проводит ток, — так называемый прямосмещённый диод b Диод не проводит ток, — так называемый обратносмещённый диод. Когда полярность батареи такова, что электроны могут проходить сквозь диод, диод называют прямосмещённым.

Uпр — постоянное прямое напряжение, обусловленное на кремниевом диоде в режиме максимального прямого тока, в 1,5 – 2,0 раза.

1.Полупроводниковые диоды, принцип действия, характеристики:. Обратное напряжение диода что такое

Конспект Теория. Электрические цепи. Создание платы.

Диоды Шоттки: описание, принцип работы, схема, основные параметры, применение, характеристики

Теория и практика. Кейсы, схемы, примеры и технические решения, обзоры интересных электротехнических новинок. Уроки, книги, видео. Профессиональное обучение и развитие. Сайт для электриков и домашних мастеров, а также для всех, кто интересуется электротехникой, электроникой и автоматикой.

Это диод Шоттки. Немецкий физик Вальтер Шоттка открыл и изучил так называемый барьерный эффект возникающий при определённой технологии создания перехода металл-полупроводник.

Тема в разделе » Технологии радиолюбителя «, создана пользователем Jazz , 11 авг Войти или зарегистрироваться. Искать только в заголовках Сообщения пользователя: Имена участников разделяйте запятой. Новее чем: Искать только в этой теме Искать только в этом разделе Отображать результаты в виде тем. Быстрый поиск.

Перейти к основному содержанию. Основное свойство, которое лежит в основе работы выпрямительных диодов — односторонняя проводимость. Пример ВАХ такого диода представлен на рисунке 1. Рисунок 1.

Диодные характеристики — CoderLessons.com

Существуют различные текущие шкалы для операций прямого и обратного смещения. Передняя часть кривой показывает, что диод проводит просто, когда P-область становится положительной, а N-область отрицательной.

Диод почти не проводит ток в направлении высокого сопротивления, то есть когда прегион становится отрицательным, а N-область — положительным. Теперь дырки и электроны отводятся от соединения, что приводит к увеличению барьерного потенциала. Это условие обозначено частью кривой обратного тока.

Пунктирный участок кривой показывает идеальную кривую , которая получилась бы, если бы не было лавинного пробоя. На следующем рисунке показана статическая характеристика переходного диода.

ДИОД IV Характеристики

Характеристики прямого и обратного токового напряжения (IV) диода обычно сравниваются на одной характеристической кривой. Рисунок, изображенный в разделе «Прямая характеристика», показывает, что прямое напряжение и обратное напряжение обычно отображаются на горизонтальной линии графика.

Прямые и обратные значения тока показаны на вертикальной оси графика. Прямое напряжение отображается справа, а обратное напряжение слева. Точка начала или нулевого значения находится в центре графика. Прямой ток удлиняется над горизонтальной осью, а обратный ток распространяется вниз.

Объединенные значения прямого напряжения и прямого тока находятся в верхней правой части графика, а обратное напряжение и обратный ток — в левом нижнем углу. Различные шкалы обычно используются для отображения прямых и обратных значений.

Вперед Характеристика

Когда диод смещен в прямом направлении, он проводит ток (IF) в прямом направлении. Значение IF напрямую зависит от величины прямого напряжения. Соотношение прямого напряжения и прямого тока называется ампер-вольт или IV характеристикой диода. Типичная диодная прямая IV характеристика показана на следующем рисунке.

Ниже приведены наблюдения —

• Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток — это мера тока через диод.

• Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

• Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

• Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V _K. Для германиевых диодов V _K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния — 0,7 В.

• Если значение IF значительно превышает V _K , прямой ток становится довольно большим.

Прямое напряжение измеряется через диод, а прямой ток — это мера тока через диод.

Когда прямое напряжение на диоде равно 0 В, прямой ток (IF) равен 0 мА.

Когда значение начинается с начальной точки (0) графика, если VF постепенно увеличивается с шагом 0,1 В, IF начинает расти.

Когда значение VF достаточно велико для преодоления барьерного потенциала PN-перехода, происходит значительное увеличение IF. Точку, в которой это происходит, часто называют напряжением колена V _K. Для германиевых диодов V _K составляет приблизительно 0,3 В, а для кремния — 0,7 В.

Если значение IF значительно превышает V _K , прямой ток становится довольно большим.

Эта операция вызывает чрезмерное нагревание через переход и может разрушить диод. Чтобы избежать этой ситуации, защитный резистор соединен последовательно с диодом. Этот резистор ограничивает прямой ток до максимального номинального значения. Обычно резистор ограничения тока используется, когда диоды работают в прямом направлении.

Обратная характеристика

Когда диод смещен в обратном направлении, он проводит обратный ток, который обычно довольно мал. Типичная обратная IV характеристика диода показана на рисунке выше.

Вертикальная линия обратного тока на этом графике имеет значения тока, выраженные в микроамперах. Количество неосновных носителей тока, которые принимают участие в проведении обратного тока, довольно мало. В общем, это означает, что обратный ток остается постоянным в течение большей части обратного напряжения. Когда обратное напряжение диода увеличивается с самого начала, наблюдается очень небольшое изменение обратного тока. В точке напряжения пробоя (VBR) ток очень быстро увеличивается. В это время напряжение на диоде остается достаточно постоянным.

Эта характеристика постоянного напряжения приводит к ряду применений диода в условиях обратного смещения. Процессы, которые отвечают за проводимость тока в диоде с обратным смещением, называются пробой лавины и пробой стабилитрона .

Диод Технические характеристики

Как и любой другой выбор, выбор диода для конкретного применения должен быть рассмотрен. Производитель обычно предоставляет этот тип информации. Спецификации, такие как максимальные значения напряжения и тока, обычные условия эксплуатации, механические характеристики, идентификация проводов, процедуры монтажа и т. Д.

Ниже приведены некоторые важные характеристики.

Максимальный прямой ток (IFM) — абсолютный максимальный повторяющийся прямой ток, который может проходить через диод.

Максимальное обратное напряжение (VRM) — Абсолютное максимальное или пиковое напряжение обратного смещения, которое может быть приложено к диоду.

Обратное напряжение пробоя (VBR) — минимальное установившееся обратное напряжение, при котором произойдет пробой.

Максимальный прямой импульсный ток (IFM-импульс) — максимальный ток, допустимый в течение короткого интервала времени. Это текущее значение намного больше, чем IFM.

Максимальный обратный ток (IR) — Абсолютный максимальный обратный ток, который допускается при рабочей температуре устройства.

Прямое напряжение (VF) — максимальное падение прямого напряжения для данного прямого тока при рабочей температуре устройства.

Рассеиваемая мощность (PD) — максимальная мощность, которую устройство может безопасно поглощать непрерывно в свободном воздухе при температуре 25 ° C.

Обратное время восстановления (Trr) — максимальное время, которое требуется устройству для включения и выключения стат.

Напряжение пробоя — это минимальное напряжение обратного смещения, при котором PN-переход размыкается при внезапном увеличении обратного тока.

Напряжение колена — это прямое напряжение, при котором ток через соединение начинает быстро увеличиваться.

Пиковое обратное напряжение — это максимальное обратное напряжение, которое можно приложить к PN-соединению, не повреждая его.

Maximum Forward Rating — максимальный мгновенный прямой ток, который может пройти PN-переход, не повредив его.

Максимальная мощность — это максимальная мощность, которая может рассеиваться от соединения без повреждения соединения.

Прямое напряжение — диод — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Прямое напряжение — диод

Cтраница 1

Прямое напряжение диода определяется из вольт-амперной характеристики последнего по известному току срабатывания исполнительного органа.  [1]

В этом режиме прямое напряжение диодов является линейной функцией их температуры в пределах от — 273 до 4 — 100 С, а угол наклона вольттемпературной характеристики одинаков для диодов одного типа.  [2]

Величшгу густ называют временем установления прямого напряжения диода.  [3]

Величина [ 7D часто определяется как прямое напряжение диода в точке перегиба прямой ветви характеристики. Перегиб появляется вследствие линейного масштаба представления экспоненциальной функции. Поэтому его положение полностью зависит от этого масштаба.  [5]

Соответственно следующим специфическим параметром импульсного диода является время установления прямого напряжения диода / уст, равное интервалу времени от момента подачи импульса прямого тока на диод ( при нулевом начальном напряжении смещения) до достижения заданного значения прямого напряжения на диоде.  [6]

Электродвижущая сила на выходе ФНПП при срабатывании имеет большое значение, поэтому прямым напряжением диодов и их обратным сопротивлением можно пренебречь.  [7]

Для обеспечения работоспособности элемента ШТЛ диод VD3 и выходные диоды должны изготовляться отдельно с применением разных металлов, так как прямое напряжение диода VD3 должно быть больше, чем у выходных диодов.  [8]

Напряжение вторичной обмотки ТА, пропорциональное первичному току, выпрямленное мостом VS1, сглаженное фильтром R3 С1 и ограниченное до уровня прямого напряжения диода VD5, поступает на вход усилителя постоянного тока. База транзистора VT2 через открытый переход эмиттер — коллектор VT1 подключена к плюсу источника питания.  [9]

Интервал времени от начала импульса прямого тока до момента, когда прямое напряжение на диоде уменьшится до уровня 1 2 от установившейся величины Unp, называется временем установления прямого напряжения диода и обозначается / уст. Как известно, при ограниченной величине тока накопление заряда мгновенно произойти не может.  [11]

Из него следует, что напряжение между базой и эмиттером нельзя увеличивать неограниченно, так как если потенциал базы будет превышать потенциал эмиттера более чем на 0 6 — 0 8 В ( прямое напряжение диода), то возникнет очень большой ток.  [13]

Из него следует, что напряжение между базой и эмиттером нельзя увеличивать неограниченно, так как если потенциал базы будет превышать потенциал эмиттера более чем на 0 6 — 0 8 В ( прямое напряжение диода), то возникнет очень большой ток. БЭ) — Еще раз уточним, что полярности напряжений указаны для транзисторов га — р — n — типа, их следует изменить на противоположные для транзисторов р — п — р-типа.  [14]

Страницы:      1    2

Напряжение на светодиоде

В сети «гуляют» таблицы со следующими величинами рабочего напряжения светодиодов:
белые 3-3,7 v
синие 2,5-3,7 v
зеленые 2,2-3,5 v
желтые 2,1-2,2 v
красные 1,6-2,03 v

В то же время производители конкретных SMD светодиодов дают следующие напряжение питания светодиодов:

Напряжение красного светодиода самое низкое, а белого – самое высокое.

На цвет свечения светодиода влияют добавки в полупроводнике. Корректировать цвет удается нанесением люминофора, так, например, получают из голубого свечения белый свет.

Падение напряжения на светодиоде зависит не только от цвета свечения, но и от конкретного типа, протекающего тока, температуры и старения. Отвод тепла в лампах, светильниках и прожекторах является очень важной задачей, т.к. сильно влияет на степень деградации светодиодов. .

На практике самым важным параметром светодиода, от которого зависит срок его службы, является номинальный ток. Для светодиодов увеличение тока на 20% выше номинального сокращает срок их службы в несколько раз. Поэтому для светодиодов стабилизатор напряжения не обязателен, важнее поддерживать заданный ток с помощью специальных драйверов, которые автоматически поддерживают ток в широком диапазоне колебаний напряжения питания. «Правильные» драйверы обеспечивают нормальную работу светодиодной лампы в диапазоне питающего напряжения 60-260 вольт.

В случае использования токограничивающих резисторов, напряжение желательно стабилизировать. КПД при таком включении складывается из КПД стабилизатора напряжения и потерь на резисторе и не превышает 80%, в то время как КПД современных драйверов-стабилизаторов тока не ниже 95%.

Наличие технологического разброса прямого падения напряжения даже у диодов произведённых в одном технологическом цикле, делает нежелательным их параллельное включение. Проблема решается уменьшением тока через светодиоды с соответствующей потерей яркости свечения, либо установкой ограничительного резистора на каждый led.

При последовательном включении все светодиоды в гирлянде, должны быть одного типа или иметь одинаковый рабочий ток.

Следует помнить, что светодиод пропускает ток только при подаче на катод отрицательного напряжения, а на анод положительного. При обратном включении ток протекает при повышенном напряжении и следствием может стать пробой и выход из строя. Допустимое обратное напряжение, как правило, находится в пределах 5 вольт. При питании переменным током надо использовать встречно-параллельное включение диодов.

Зависимость интенсивности излучения светодиода от прямого тока нелинейная, при увеличении тока интенсивность излучения растет не пропорционально.

Схема светодиодной лампы на 220в

Как паять светодиодную ленту

Светодиодная лента на 220 в

Простое зарядное устройство

Разрядное устройство для автомобильного аккумулятора

Схема драйвера светодиодов на 220

Подсветка для кухни из ленты

Подсветка рабочей зоны кухни

LED лампа Selecta g9 220v 5w

Светодиодная лампа ASD LED-A60

Схема светодиодной ленты

Схема диодной лампы 5 Вт 220в

Простой цифровой термометр своими руками с датчиком на LM35

Общедомовой учет тепла

Где найти диоды по прямому напряжению?

Удельное падение напряжения для диода является случайной, плохо контролируемой характеристикой. Если вы ищете его, то вы, вероятно, неправильно подходите к дизайну. «Запах программного обеспечения» — хорошо известное выражение в программной инженерии. Я хотел бы ввести термин «запах оборудования» для такого рода квестов.

Диоды

предназначены для минимизации падения напряжения для любой данной технологии. Падение напряжения по-прежнему зависит от тока и температуры в соответствии с уравнением Шокли, а затем от собственного сопротивления, которое может значительно увеличить падение при больших токах и не очень повторяется от устройства к устройству.

Вам может понадобиться опорное напряжение, и в этом случае есть много устройств с двумя и тремя выводами, которые работают лучше, чем диоды. Или вам может понадобиться регулятор напряжения, и в этом случае применимо то же самое.

Вам может потребоваться определенное падение напряжения в цепи, и в этом случае система с обратной связью с полевым транзистором или биполярным транзистором, операционным усилителем и опорным напряжением будет намного лучше, чем диод.

Или вы можете просто захотеть снизить (скажем) 5В источник питания до 4В дешевле, чем с помощью стабилизатора. В этом случае проверьте допуск вашего источника питания и допуск вашей нагрузки и просчитайте суммы для наихудшего случая.Вы можете обнаружить, что даже идеальное падение в 1 В недостаточно, или что вы можете допустить последовательное соединение кремниевого диода с диодом Шоттки (номинально 1 В ;-)) в наихудших допусках.

В качестве альтернативы широко используемым программируемым ограничителем напряжения является «усиленный диод». Это часто используется в качестве компонента смещения в выходных каскадах аудиоусилителя для настройки постоянного тока выходных устройств.

^{имитация этой схемы — схема создана с помощью CircuitLab}

В этом есть две неточности: бета-вариация транзистора и зависимость Vbe от температуры (хотя в приложении для аудиоусилителя вторая является положительным преимуществом).

В этом случае отношение резисторов установлено для номинального падения 1В. Слегка отрегулируйте отношение резисторов, чтобы отрегулировать падение. Вы можете заменить R1 и R2 потенциометром. Вы даже можете заменить R1 диодом Шоттки. Эта комбинация вполне может по некоторым характеристикам превосходить «решение» с двумя диодами, хотя по-прежнему чувствительна к температуре.

Использование резисторов с малым номиналом приведет к заболачиванию бета-вариаций, однако, чем ниже их номинал, тем больший минимальный ток потребуется для получения падения напряжения.Это может или не может быть проблемой в вашем приложении. Как только ваша нагрузка отключится, ток и, следовательно, падение напряжения упадут, и если LiPo все еще работает, нагрузка увидит более высокое напряжение, что может вызвать колебание. Это все еще может иметь место, если LiPo выключится. Это все еще будет иметь место для диодного «решения», но оно будет иметь гораздо более низкие минимальные токи.

Правильный (без запаха) способ сделать это — измерить напряжение LiPo, передать предупреждение о батарее и LDO на нагрузку.Однако, если батарея и нагрузка уже щупаются отдельно, то то, что вы пытаетесь сделать, это, пожалуй, самый дешевый и уродливый способ добраться до своей цели.

Транзисторы

— Прямое напряжение диода

Обобщение

Это конкретное наблюдение можно обобщить в важной электрической концепции, которую часто можно увидеть в электронных схемах — , если вы соедините 2-контактный элемент (резистор, диод и т. д.) последовательно с источником напряжения, ток не будет течь. (обрыв цепи) и, как следствие, отсутствует падение напряжения на элементе .Если источник напряжения заземлен, напряжения (относительно земли) после и до элемента равны.

Пример 1: Коллекторный резистор

Проиллюстрируем это явление на типичном примере — (коллекторный) резистор Rc последовательно подключен к источнику питания Vcc в каскаде усилителя с общим эмиттером. Когда транзистор отключен , коллекторный ток Ic не протекает через Rc… поэтому на нем нет падения напряжения (VRc = Ic.Rc= 0)… и напряжение коллектора равно мощности напряжение питания (Vc = Vcc).

Пример 2: Источник реального напряжения

Из своей преподавательской практики я обнаружил, что для многих моих учеников это не является очевидной истиной. Например, некоторые из них считают, что напряжение после резистора должно быть равно нулю; другие думают, что это напряжение зависит от сопротивления и т. д. Вот почему я заставляю их экспериментально установить истину во время вводного лабораторного занятия следующим образом:

В начале предлагаю изучить поведение «идеального» источника напряжения (настенный импульсный источник питания 12 В/1 А) — сначала без нагрузки (разомкнутая цепь), а затем с нагрузкой (1 кОм + 1 k, 1 k или 1 k || 1 k).Они видят, что между этими случаями нет никакой разницы.

Затем я предлагаю им «ухудшить» идеальный источник напряжения, включив последовательно резистор 1 кОм, и исследовать поведение этого реального источника напряжения , имеющего внутреннее сопротивление 1 кОм — сначала без нагрузки (случай ОП). Их удивляет, что напряжения до и после «внутреннего» сопротивления равны даже при изменении сопротивления (1 к + 1 к, 1 к или 1 к || 1 к). Вот черновик отчета студенческой лаборатории.

Я также даю им идею заменить резистор на диоды с прямым и обратным смещением … и они еще больше удивлены (как здесь ОП), что «диод не является диодом» при прямом смещении.

Наконец, я предлагаю учащимся нагрузить этот реальный источник напряжения различными резисторами (1 кОм + 1 кОм или 1 кОм || 1 кОм) и измерить напряжения. Теперь они видят существенную разницу между случаями. Таким образом, они понимают значение второго резистора в конфигурации делителя напряжения.

«Золотое правило»

Из всех этих наблюдений можно сделать вывод, что резистор (линейный, нелинейный и т.д.) сопротивляется току… но когда тока нет, резистору нечему сопротивляться… и это не резистор.. .это проводник, по которому свободно проходит напряжение. Таким образом, мы можем сформулировать еще одно «золотое правило»:

.

Резистор, подключенный через один из своих выводов (последовательно) к источнику напряжения в разомкнутой цепи, передает напряжение на другой свой вывод .

Это свойство не должно зависеть от значения сопротивления. Интересно, однако, что случилось бы, если бы оно было бесконечным?

Что такое прямое напряжение диода? (с изображением)

Прямое напряжение диода относится к падению напряжения, которое возникает, когда электрический ток проходит через диод в электрической цепи. Обычно он не зависит от количества тока, проходящего через диод, и будет одинаковым для данного семейства диодов.Для кремниевых диодов, которые обычно являются наиболее распространенными, прямое падение напряжения на диоде составляет около 0,7 вольта (В).

Диоды — это устройства, которые пропускают электрический ток только в одном направлении, и поэтому их можно рассматривать как своего рода односторонний клапан для электронов.Когда электроны движутся в правильном направлении, чтобы пройти через диод, говорят, что диод смещен в прямом направлении . Таким образом, прямое падение напряжения на диоде также известно как прямое падение напряжения смещения .

Диоды

работают за счет того, что между их электродами зажат небольшой кусочек легированного полупроводникового материала, который пропускает электроны в одном направлении, но не в другом.Этот материал имеет две зоны: n-зону , богатую отрицательно заряженными электронами, и p-зону , бедную электронами. Можно думать, что p-зона имеет положительные дырки, которые могут принимать электроны из n-зоны. Когда две зоны объединяются, образуя pn-переход , электроны переходят из n-зоны в p-зону до тех пор, пока все электроны n-зоны, доступные для использования в качестве носителей тока, не будут израсходованы, и pn-переход становится изолятор .

Если новые электроны инжектируются в обедненную n-зону, в то время как они удаляются из насыщенной p-зоны, через переход потечет электрический ток.Это то, что происходит, когда диод смещен в прямом направлении. Электроны должны быть вытолкнуты напряжением с достаточной силой, чтобы пересечь p-n переход, и этот толчок является источником прямого напряжения диода или прямого падения напряжения смещения.

Если полярность цепи изменена на обратную, и предпринимается попытка ввести электроны в p-зону, в то время как они удаляются из n-зоны, говорят, что диод смещен в обратном направлении и ток не будет течь.Если это напряжение обратного смещения превышает определенное значение — максимальное обратное напряжение — диод может выйти из строя и пропустить большие токи в процессе, известном как пробой обратного напряжения . В этом случае диод будет безвозвратно поврежден.

Как уже говорилось, разные типы диодов имеют разное прямое падение напряжения.Прямое падение напряжения простого светодиода (LED) может составлять от 1,4 до 4 В, в зависимости от типа. Для диода Шоттки прямое падение напряжения обычно составляет всего 0,2 В.

Что такое прямое напряжение диода? (с изображением)

Прямое напряжение диода — это падение электрического напряжения, возникающее при прохождении электрического тока через диод.Диоды представляют собой полупроводниковые устройства с двумя выводами, которые проводят электрический сигнал в одном направлении, но не в другом. Когда диод проводит электричество, говорят, что он смещен в прямом направлении и потребляет небольшое количество напряжения, проходящего через него в процессе. Величина напряжения, используемая самим диодом при прямом смещении, называется прямым напряжением диода, напряжением на диоде или падением напряжения на диоде.

Диоды изготовлены из двух частей одного и того же типа материала, сплавленных вместе с выводами, прикрепленными к каждому концу.Одна часть материала, называемая катодом, имеет добавку, которая делает его отрицательно заряженным. Другая часть, называемая анодом, имеет добавку, которая делает его положительно заряженным. Когда эти две части сливаются вместе, они обмениваются электронами в точке, где они встречаются, которая затем становится сбалансированной, не имея ни положительного, ни отрицательного заряда. Эта область называется обедненным слоем.

Если на катод стандартного кремниевого диода подается отрицательное напряжение, обедненный слой расширяется, создавая электрическое поле, сопротивляющееся напряжению.О диоде в этом состоянии говорят, что он смещен в обратном направлении. В результате через диод не может проходить электрический ток, так как диод потребляет все приложенное напряжение. Следовательно, падение напряжения или обратное напряжение на диоде составляет 100% приложенного напряжения.

С другой стороны, если отрицательное напряжение приложено к аноду стандартного кремниевого диода, отрицательное напряжение объединяется с отрицательными силами соединения катода.Этой силы достаточно, чтобы преодолеть обедненный слой и положительно заряженный анод диода. Затем диод смещается в прямом направлении и начинает проводить электрический ток; однако электрическая сила, необходимая для преодоления обедненного слоя и прохождения через положительный анод диода, требует использования небольшого количества электрического напряжения. Это используемое напряжение представляет собой прямое напряжение диода и обычно потребляет около 0,7 вольт в стандартном кремниевом диоде.

Прямое напряжение диода варьируется от одного типа диода к другому, в зависимости от используемого основного материала, количества заряда, добавленного к аноду и катоду диода, и предполагаемого применения диода.В приложениях, имеющих дело с очень низкими напряжениями, используются специальные диоды, которые имеют очень тонкие обедненные слои, слабые аноды и, следовательно, очень маленькое прямое напряжение диода. Точно так же существуют специальные диоды, которые имеют обратное напряжение диода менее 100%, что позволяет им проводить электричество даже в условиях обратного смещения.

Номиналы диодов — Как понять таблицу данных диода?

Спецификации, выпущенные производителями диодов, содержат ряд номиналов диодов.Чтобы выбрать диоды для приложения, важно понимать все номиналы, указанные в технических описаниях. Вот список всех номиналов диодов, которые вы всегда должны помнить.

Номиналы диодов

Прямое падение напряжения (В

_f )

Падение напряжения, измеренное на диоде с прямым смещением во время проводимости, известно как прямое падение напряжения . Кремниевый диод имеет прямое падение напряжения 0,6 В , а германиевый диод имеет прямое падение напряжения 0,6 В.7В .

Пиковое обратное напряжение ( PIV )

Пиковое обратное напряжение относится к максимальному обратному напряжению смещения, которое диод выдерживает, не повреждая себя, до пробоя. Пиковое обратное напряжение также известно как пиковое обратное напряжение . Номинальное пиковое обратное напряжение диода увеличивается и уменьшается с температурой. Типичный диод, используемый в выпрямителях, имеет номинал PIV не менее 50 В постоянного тока при комнатной температуре.

Максимальное повторяющееся обратное напряжение (В

_RRM )

Максимальное обратное напряжение, которое диод может выдержать в виде повторяющихся импульсов, известно как Максимальное повторяющееся обратное напряжение (V _RRM ).Другими словами, это максимальное обратное напряжение, которое может выдержать диод при повторном приложении. Это очень важный номинал диода, который учитывается при выборе диода для выпрямителей.

Максимальное обратное напряжение постоянного тока, В _R

Максимальное обратное напряжение постоянного тока, В _R , определяется как максимальное постоянное обратное напряжение смещения, которое может выдержать диод. Максимальное обратное напряжение постоянного тока также известно как максимальное блокирующее напряжение постоянного тока (V _DC ).

Прямое напряжение – В _F

Для запуска проводимости в прямом направлении требуется определенное напряжение. Прямое напряжение можно определить как минимальное напряжение, приложенное к диоду, которое запускает проводимость в диоде. Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет около 0,7 В, а для германиевых диодов типичное прямое напряжение составляет около 0,3 В.

Прямой постоянный ток – I

_F

Максимальный прямой непрерывный ток — это максимальный непрерывный ток, который диод может безопасно проводить, не повреждая себя.Если диод вынужден проводить больше, чем максимальный прямой ток, тепло, выделяемое в PN-переходе, может необратимо повредить диод.

Пиковый прямой ток — I

_FSM или неповторяющийся пиковый прямой импульсный ток

Пиковый прямой ток — это максимальный скачок тока, который диод может выдержать в течение короткого периода времени. Это один из самых важных номиналов диодов, на который мы должны ссылаться. Обычно он рассчитан на одиночную полусинусоиду пикового тока длительностью 8,3 мс.Это намного выше номинального максимального прямого тока. Непрерывный поток прямого импульсного тока мгновенно повредит диод.

Повторяющийся пиковый прямой импульсный ток — I

_FRM

Повторяющийся пиковый прямой импульсный ток — это максимальный импульсный ток, который диод может выдержать в виде повторяющихся импульсов, не повреждая себя.

Максимальный обратный ток или ток утечки – I

_R

Максимальное значение тока, которое диод может проводить при обратном смещении, называется обратным током утечки или током утечки.Это ничтожно мало по сравнению с прямым непрерывным током. Для идеального диода ток утечки принимается равным нулю.

Максимальная рассеиваемая мощность – P

_Dmax

Максимальное рассеивание мощности — это максимально возможное рассеивание мощности на диоде при работе в режиме прямого смещения. Обычно это произведение прямого напряжения на прямой непрерывный ток. Переход P-N оказывает сопротивление протеканию тока, что приводит к потерям мощности в виде тепла через переход.

Максимальная рабочая температура перехода – T

_j

Максимальная рабочая температура перехода — это максимально допустимая температура на P-N переходе. От этого зависит срок службы и правильная работа диода. Максимальная рабочая температура перехода указана в градусах Цельсия и является одним из важных параметров диода, которые необходимо учитывать при выборе.

Емкость перехода — C

_D

Величина емкости, измеренная между анодом и катодом диода при обратном смещении, называется емкостью перехода.При обратном смещении область обеднения расширяется и действует как диэлектрическая среда, разделяющая анод и катод диода. Это приводит к емкости перехода. Измеряется в пФ.

Время обратного восстановления – T

_rr

Время, необходимое диоду для прекращения проводимости, когда напряжение на нем меняется от прямого смещения к обратному, называется временем обратного восстановления. Теоретически диод должен блокировать ток мгновенно.Время обратного восстановления диода оценивается в наносекундах.

Ниже приведен список всех важных номиналов диодов.

Из всех номиналов диодов, упомянутых выше, выделенные являются наиболее важными.

Артикул:

http://www.nhn.ou.edu/~bumm/ELAB/Lect_Notes/diodes_lecture_v1_2_2.html

» Прямое падение напряжения на диоде » JeeLabs

При всей этой возне с солнечными панелями, маленькими батареями, суперконденсаторами и т. д. вам часто нужно предотвратить утечку тока.Обычный подход — вставить диод в цепь.

Диоды

проводят ток в одном направлении, а блокируют ток в обратном направлении.

Ну, это пока теория. В реальной жизни диоды проводят ток только тогда, когда напряжение превышает определенный уровень, и они имеют тенденцию к утечке незначительного количества тока при блокировке обратного напряжения.

При сверхнизком энергопотреблении и низком напряжении необходимо соблюдать осторожность при выборе типа используемого диода.Обычный кремниевый диод 1N4148 имеет прямое падение около 0,65 В, что немало при питании 2..3 В!

Диод Шоттки имеет гораздо меньшее падение напряжения. Обычно оно указывается как 0,3..0,4 В, но на самом деле оно зависит от величины тока, проходящего через него.

Чтобы увидеть свойства диода Шоттки BAT43, который я использовал, я создал эту простую тестовую установку:

«Пилообразное» напряжение частотой 10 Гц используется для создания сигнала, нарастающего от -3 В до +3 В линейным образом, 10 раз в секунду.Это означает, что ток через резистор 100 кОм изменится от -30 мкА до +30 мкА. Затем мы можем наблюдать за напряжением на диоде и за тем, как оно переходит из запирающего в проводящее состояние:

Желтая кривая представляет собой пилообразный сигнал, подаваемый на схему. Синяя кривая — это напряжение на диоде. Обратите внимание на разницу в вертикальном масштабе.

Видно, что при отрицательных напряжениях диод просто блокируется. Как это должно. При положительных напряжениях до 1,2В, т.е.ток до 12 мкА, падение напряжения на диоде составляет менее 0,15 В, медленно увеличиваясь примерно до 0,175 В при 30 мкА.

Заменив резистор на 10 кОм, чтобы увеличить ток в 10 раз, мы получим это:

То же изображение, но в другом масштабе. При 300 мкА падение напряжения теперь составляет около 0,23 В, и в этой точке оно довольно плоское.

Для сравнения, вот стандартный кремниевый диод 1N4148:

Опять же: другой масштаб по вертикали.Около 0,53 В при 300 мкА. Что еще более важно, это уже 0,4 В при 60 мкА.

Поэтому, когда потери имеют значение при низких напряжениях и малых токах, лучше использовать диоды Шоттки.

» Германиевые диоды

Ранние разработки полупроводников использовали германий в качестве коммерческого полупроводникового материала.

1) Однако из-за простоты обработки и более стабильных температурных характеристик кремний в конечном итоге стал предпочтительным полупроводником.И как следствие этого, большинство первых германиевых полупроводников были заменены кремнием.

2) В основном это были транзисторы и диоды. Однако преимущества германиевых диодов заключаются в низком прямом падении напряжения, обычно 0,3 вольта; это низкое прямое падение напряжения приводит к низким потерям мощности и более эффективному диоду, что делает его во многих отношениях превосходящим кремниевый диод. Для сравнения, прямое падение напряжения на кремниевом диоде обычно составляет 0,7 вольт.

3) Это более низкое падение напряжения для германия становится важным в средах с очень низким уровнем сигнала (обнаружение сигнала от аудио до частот FM) и в логических схемах низкого уровня. В результате германиевые диоды находят все более широкое применение в цифровых схемах низкого уровня. При таком повышенном интересе к германиевым диодам следует понимать некоторые общие характеристики германия.

4) Первое и самое главное, это больший ток утечки для германия при обратном напряжении, чем для кремния.

5) Это в некоторой степени смягчается тем фактом, что в цепях низкого уровня обратное напряжение, подаваемое на германиевый диод, также обычно очень мало, что приводит к низкому обратному току утечки (ток утечки прямо пропорционален обратному напряжению) . Однако ток утечки все же больше, чем у кремния. Правильно спроектированная схема может уменьшить этот фактор.

6) American Microsemiconductor поставляет усовершенствованный германиевый диод с малым током утечки.Вот еще несколько популярных германиевых диодов.

				Падение напряжения вперед		Обратный ток
	Пик Инв. Напряжение PIV	Макс. Авер. Ректифицированный Текущий л o Ат 25 o C	Температура перехода T J	В Ж	@ I Ф	И Р	@V Р
Артикул №	Вольт	МА	Макс. или С	Макс. В	МА	Макс. м А	Вольт
1N34A	60	50	90	1.0	5,0	30	10
1N60	50	30	100	1,0	5,0	40	20
1N100A	80	70	90	1.0	40	50	50
1N270	100	200	90	1,0	200	100	50
1N277	120	100	90	1.0	100	250	50

AMERICAN MICROSEMICOCONDUCTOR INC – один из немногих поставщиков германиевых диодов в мире; мы поставляем эти детали крупнейшим производителям в мире в течение последних 30 лет, и мы продолжаем оставаться одним из крупнейших поставщиков во всем мире.