Система условных обозначений современных диодов: Классификация и система обозначений — Пособие по электротехнике — Производство и поставка электростанций, Бензиновые и дизельные генераторы от 1 до 100 кВт. Мини ТЭЦ на базе двигателя Стирлинга.

Содержание

Классификация и система обозначений — Пособие по электротехнике

Классификация современных полупроводниковых диодов (ПД) по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, исходному полупроводниковому материалу находит отражение в системе условных обозначений диодов в соответствии с ГОСТ 20859.1-89.

Первый элемент (цифра или буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, второй (буква) – подкласс приборов, третий (цифра) – основные функциональные возможности прибора, четвертый – число, обозначающее порядковый номер разработки, пятый элемент – буква, условно определяющая классификацию (разбраковку по параметрам) приборов, изготовленных по единой технологии.

Для обозначения исходного полупроводникового материала используются следующие символы:
       Г, или 1 – германий или его соединения;
       К, или 2 – кремний или его соединения;
       А, или 3 – соединения галлия;
       И, или 4 – соединения индия;

Для обозначения подклассов диодов используется одна из следующих букв:
       Д – диоды выпрямительные и импульсные;
       Ц – выпрямительные столбы и блоки;
       В – варикапы;
       И – туннельные диоды;
       А – сверхвысокочастотные диоды;
       С – стабилитроны;
       Г – генераторы шума;
       Л – излучающие оптоэлектронные приборы;
       О – оптопары.

   Для обозначения наиболее характерных эксплуатационных признаков приборов (их функциональных возможностей) используются следующие цифры.
       Диоды (подкласс Д):
       1 – выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого
            тока не более 0,3 А;
       2 – выпрямительные диоды с постоянным или средним значением прямого
            тока более 0,3 А, но не свыше 10 А;
       4 – импульсные диоды с временем восстановления обратного

            сопротивления более 500 нс;
   5 – импульсные диод   ы с временем восстановления более 150 нс, но не
            свыше 500 нс;
       6 – импульсные диоды с временем восстановления 30…150 нс;
       7 – импульсные диоды с временем восстановления 5…30 нс;
       8 – импульсные диоды с временем восстановления 1…5 нс;
       9 – импульсные диоды с эффективным временем жизни неосновных
            носителей заряда менее 1 нс.

       Выпрямительные столбы и блоки (подкласс Ц):
       1 – столбы с постоянным или средним значением прямого тока не более
             0,3 А;
       2 – столбы с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10 А;
       3 – блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3 А;
       4 – блоки с постоянным или средним значением прямого тока 0,3…10
А.

       Варикапы (подкласс В):
       1 – подстроечные варикапы;
       2 – умножительные варикапы;
       Туннельные диоды (подкласс И):
       1 – усилительные туннельные диоды;
       2 – генераторные туннельные диоды;
       3 – переключательные туннельные диоды;
       4 – обращенные диоды.
       Сверхвысокочастотные диоды (подкласс А):
       1 – смесительные диоды;
       2 – детекторные диоды;
       3 – усилительные диоды;
       4 – параметрические диоды;
       5 – переключательные и ограничительные диоды;
       6 – умножительные и надстроечные диоды;
       7 – генераторные диоды;
       8 – импульсные диоды.
       Стабилитроны (подкласс С):
       1 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным

             напряжением стабилизации менее 10 В;
       2 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации 10…100 В;
       3 – стабилитроны мощностью не более 0,3 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации более 100 В;
       4 – стабилитроны мощностью не более 0,3…5 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации менее 10 В;
5 — стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации 10…100 В;
       6 — стабилитроны мощностью 0,3…5 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации более 100 В;
       7 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации менее 10 В;
       8 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации 10…100
В;
       9 – стабилитроны мощностью 5…10 Вт с номинальным
             напряжением стабилизации более 100 В.
       Генераторы шума (подкласс Г):
       1 – низкочастотные генераторы шума;
       2 – высокочастотные генераторы шума.
              2Д204В – кремниевый выпрямительный диод с постоянным и средним значением тока 0,3…10 А, номер разработки 04, группа В.
          КС620А – кремниевый стабилитрон мощностью 0,5…5 Вт, с номинальным напряжением стабилизации более 100 В, номер разработки 20, группа А.
          ЗИ309Ж – арсенидогаллиевый переключательный туннельный диод, номер разработки 09, группа Ж.

Виды и классификация диодов по типам, назначению, конструкции, материалам

Диод – электронный прибор с двумя (иногда тремя) электродами, обладающий односторонней проводимостью. Электрод, подключенный к положительному полюсу прибора, называют анодом, к отрицательному – катодом. Если к прибору приложено прямое напряжение, то он находится в открытом состоянии, при котором сопротивление мало, а ток протекает беспрепятственно. Если прикладывается обратное напряжение, прибор, благодаря высокому сопротивлению, является закрытым. Обратный ток присутствует, но он настолько мал, что условно принимается равным нулю.

Содержание статьи

Общая классификация

Диоды делятся на большие группы – неполупроводниковые и полупроводниковые.

Неполупроводниковые

Одной из наиболее давних разновидностей являются ламповые (электровакуумные) диоды. Они представляют собой радиолампы с двумя электродами, один из которых нагревается нитью накала. В открытом состоянии с поверхности нагреваемого катода заряды движутся к аноду. При противоположном направлении поля прибор переходит в закрытую позицию и ток практически не пропускает.

Еще одни вид неполупроводниковых приборов – газонаполненные

, из которых сегодня используются только модели с дуговым разрядом. Газотроны (приборы с термокатодами) наполняются инертными газами, ртутными парами или парами других металлов. Специальные оксидные аноды, используемые в газонаполненных диодах, способны выдерживать высокие нагрузки по току.

Полупроводниковые

В основе полупроводниковых приборов лежит принцип p-n перехода. Существует два типа полупроводников – p-типа и n-типа. Для полупроводников p-типа характерен избыток положительных зарядов, n-типа – избыток отрицательных зарядов (электронов). Если полупроводники этих двух типов находятся рядом, то возле разделяющей их границы располагаются две узкие заряженные области, которые называются p-n переходом. Такой прибор с двумя типами полупроводников с разной примесной проводимостью (или полупроводника и металла) и p-n-переходом называется полупроводниковым диодом. Именно полупроводниковые диодные устройства наиболее востребованы в современных аппаратах различного назначения. Для разных областей применения разработано множество модификаций таких приборов.

Полупроводниковые диоды

Виды диодов по размеру перехода

По размерам и характеру p-n перехода различают три вида приборов – плоскостные, точечные и микросплавные.

Плоскостные детали представляют одну полупроводниковую пластину, в которой имеются две области с различной примесной проводимостью. Наиболее популярны изделия из германия и кремния. Преимущества таких моделей – возможность эксплуатации при значительных прямых токах, в условиях высокой влажности. Из-за высокой барьерной емкости они могут работать только с низкими частотами. Их главные области применения – выпрямители переменного тока, устанавливаемые в блоках питания. Эти модели называются выпрямительными.

Точечные диоды имеют крайне малую площадь p-n перехода и приспособлены для работы с малыми токами. Называются высокочастотными, поскольку используются в основном для преобразования модулированных колебаний значительной частоты.

Микросплавные модели получают путем сплавления монокристаллов полупроводников p-типа и n-типа. По принципу действия такие приборы – плоскостные, но по характеристикам они аналогичны точечным.

Материалы для изготовления диодов

При производстве диодов используются кремний, германий, арсенид галлия, фосфид индия, селен. Наиболее распространенными являются первые три материала.

Очищенный кремний – относительно недорогой и простой в обработке материал, имеющий наиболее широкое распространение. Кремниевые диоды являются прекрасными моделями общего назначения. Их напряжение смещения – 0,7 В. В германиевых диодах эта величина составляет 0,3 В. Германий – более редкий и дорогой материал. Поэтому германиевые приборы используются в тех случаях, когда кремниевые устройства не могут эффективно справиться с технической задачей, например в маломощных и прецизионных электроцепях.

Виды диодов по частотному диапазону

По рабочей частоте диоды делятся на:

Низкочастотные – до 1 кГц.
Высокочастотные и сверхвысокочастотные – до 600 мГц. На таких частотах в основном используются устройства точечного исполнения. Емкость перехода должна быть невысокой – не более 1-2 пФ. Эффективны в широком диапазоне частот, в том числе низкочастотном, поэтому являются универсальными.
Импульсные диоды используются в цепях, в которых принципиальным фактором является высокое быстродействие. По технологии изготовления такие модели разделяют на точечные, сплавные, сварные, диффузные.

Области применения диодов

Современные производители предлагают широкий ассортимент диодов, адаптированных для конкретных областей применения.

Выпрямительные диоды

Эти устройства служат для выпрямления синусоиды переменного тока. Их принцип действия основывается на свойстве устройства переходить в закрытое состояние при обратном смещении. В результате работы диодного прибора происходит срезание отрицательных полуволн синусоиды тока. По мощности рассеивания, которая зависит от наибольшего разрешенного прямого тока, выпрямительные диоды делят на три типа – маломощные, средней мощности, мощные.

Слаботочные диоды могут использоваться в цепях, в которых величина тока не превышает 0,3 А. Изделия отличаются малой массой и компактными габаритами, поскольку их корпус изготавливается из полимерных материалов.
Диоды средней мощности могут работать в диапазоне токов 0,3-10,0 А. В большинстве случаев они имеют металлический корпус и жесткие выводы. Производят их в основном из очищенного кремния. Со стороны катода изготавливается резьба для фиксации на теплоотводящем радиаторе.
Мощные (силовые) диоды работают в цепях с током более 10 А. Их корпусы изготавливают из металлокерамики и металлостекла. Конструктивное исполнение – штыревое или таблеточное. Производители предлагают модели, рассчитанные на токи до 100 000 А и напряжение до 6 кВ. Изготавливаются в основном из кремния.

Диодные детекторы

Такие устройства получают комбинацией в схеме диодов с конденсаторами. Они предназначены для выделения низких частот из модулированных сигналов. Присутствуют в большинстве аппаратов бытового применения – радиоприемниках и телевизорах. В качестве детекторов излучения используются фотодиоды, преобразующие свет, попадающий на светочувствительную область, в электрический сигнал.

Ограничительные устройства

Защиту от перегруза обеспечивает цепочка из нескольких диодов, которые подключают к питающим шинам в обратном направлении. При соблюдении стандартного рабочего режима все диоды закрыты. Однако при выходе напряжения сверх допустимого назначения срабатывает один из защитных элементов.

Диодные переключатели

Переключатели, представляющие собой комбинацию диодов, которые применяются для мгновенного изменения высокочастотных сигналов. Такая система управляется постоянным электрическим током. Высокочастотный и управляющие сигналы разделяют с помощью конденсаторов и индуктивностей.

Диодная искрозащита

Эффективную искрозащиту создают с помощью комбинирования шунт-диодного барьера, ограничивающего напряжение, с токоограничительными резисторами.

Параметрические диоды

Используются в параметрических усилителях, которые являются подвидом резонансных регенеративных усилителей. Принцип работы основан на физическом эффекте, который заключается в том, что при поступлении на нелинейную емкость разночастотных сигналов часть мощности одного сигнала можно направить на рост мощности другого сигнала. Элементом, предназначенным для содержания нелинейной емкости, и является параметрический диод.

Смесительные диоды

Смесительные устройства используются для трансформации сверхвысокочастотных сигналов в сигналы промежуточной частоты. Трансформация сигналов осуществляется, благодаря нелинейности параметров смесительного диода. В качестве смесительных СВЧ-диодов используются приборы с барьером Шоттки, варикапы, обращенные диоды, диоды Мотта.

Умножительные диоды

Эти СВЧ устройства используются в умножителях частоты. Они могут работать в дециметровом, сантиметровом, миллиметровом диапазонах длин волн. Как правило, в качестве умножительных приборов используются кремниевые и арсенид-галлиевые устройства, часто – с эффектом Шоттки.

Настроечные диоды

Принцип работы настроечных диодов основан на зависимости барьерной емкости p-n перехода от величины обратного напряжения. В качестве настроечных используются приборы кремниевые и арсенид-галлиевые. Эти детали применяют в устройствах перестройки частоты в сверхчастотном диапазоне.

Генераторные диоды

Для генерации сигналов в сверхвысокочастотном диапазоне востребованы устройства двух основных типов – лавинно-пролетные и диоды Ганна. Некоторые генераторные диоды при условии включения в определенном режиме могут выполнять функции умножительных устройств.

Виды диодов по типу конструкции

Стабилитроны (диоды Зенера)

Эти устройства способны сохранять рабочие характеристики в режиме электрического пробоя. В низковольтных устройствах (напряжение до 5,7 В) используется туннельный пробой, в высоковольтных – лавинный. Стабилизацию невысоких напряжений обеспечивают стабисторы.

Стабисторы

Стабиистор, или нормистор, — это полупроводниковый диод, в котором для стабилизации напряжения используется прямая ветвь вольт-амперной характеристики (то есть в области прямого смещения напряжение на стабисторе слабо зависит от тока). Отличительной особенностью стабисторов по сравнению со стабилитронами является меньшее напряжение стабилизации (примерно 0,7-2 V).

Диоды Шоттки

Устройства, применяемые в качестве выпрямительных, умножительных, настроечных, работают на базе контакта металл-полупроводник. Конструктивно они представляют собой пластины из низкоомного кремния, на которые наносится высокоомная пленка с тем же типом проводимости. На пленку вакуумным способом напыляется металлический слой.

Варикапы

Варикапы выполняют функции емкости, величина которой меняется с изменением напряжения. Основная характеристика этого прибора – вольт-фарадная.

Туннельные диоды

Эти полупроводниковые диоды имеют падающий участок на вольтамперной характеристике, возникающий из-за туннельного эффекта. Модификация туннельного устройства – обращенный диод, в котором ветвь отрицательного сопротивления выражена мало или отсутствует. Обратная ветвь обращенного диода соответствует прямой ветви традиционного диодного устройства.

Тиристоры

В отличие от обычного диода, тиристор, кроме анода и катода, имеет третий управляющий электрод. Для этих моделей характерны два устойчивых состояния – открытое и закрытое. По устройству эти детали разделяют на динисторы, тринисторы, симисторы. При производстве этих изделий в основном используется кремний.

Симисторы

Симисторы (симметричные тиристоры) – это разновидность тиристора, используется для коммутации в цепях переменного тока. В отличие от тиристора, имеющего катод и анод, основные (силовые) выводы симистора называть катодом или анодом некорректно, так как в силу структуры симистора они являются тем и другим одновременно. Симистор остаётся открытым, пока протекающий через основные выводы ток превышает некоторую величину, называемую током удержания.

Динисторы

Динистором, или диодным тиристором, называется устройство, не содержащее управляющих электродов. Вместо этого они управляются напряжением, приложенным между основными электродами. Их основное применение – управление мощной нагрузкой при помощи слабых сигналов. Также динисторы используют при изготовлении переключающих устройств.

Диодные мосты

Это 4, 6 или 12 диодов, которые соединяются между собой. Число диодных элементов определяется типом схемы, которая бывает – однофазной, трехфазной, полно- или полумостовой. Мосты выполняют функцию выпрямления тока. Часто используются в автомобильных генераторах.

Фотодиоды

Предназначены для преобразования световой энергии в электрический сигнал. По принципу работы аналогичны солнечным батареям.

Светодиоды

Эти устройства при подключении к электрическому току излучают свет. Светодиоды, имеющие широкую цветовую гамму свечения и мощность, применяются в качестве индикаторов в различных приборах, излучателей света в оптронах, используются в мобильных телефонах для подсветки клавиатуры. Приборы высокой мощности востребованы в качестве современных источников света в фонарях.

Инфракрасные диоды

Это разновидность светодиодов, излучающая свет в инфракрасном диапазоне. Применяется в бескабельных линиях связи, КИП, аппаратах дистанционного управления, в камерах видеонаблюдения для обзора территории в ночное время суток. Инфракрасные излучающие устройства генерируют свет в диапазоне, который не доступен человеческому взгляду. Обнаружить его можно с помощью фотокамеры мобильного телефона.

Диоды Ганна

Эта разновидность сверхчастотных диодов изготавливается из полупроводникового материала со сложной структурой зоны проводимости. Обычно при производстве этих устройств используется арсенид галлия электронной проводимости. В этом приборе нет p-n перехода, то есть характеристики устройства являются собственными, а не возникающими на границе соединения двух разных полупроводников.

Магнитодиоды

В таких приборах ВАХ изменяется под действием магнитного поля. Устройства используются в бесконтактных кнопках, предназначенных для ввода информации, датчиках движения, приборах контроля и измерения неэлектрических величин.

Лазерные диоды

Эти устройства, имеющие сложную структуру кристалла и сложный принцип действия, дают редкую возможность генерировать лазерный луч в бытовых условиях. Благодаря высокой оптической мощности и широким функциональным возможностям, приборы эффективны в высокоточных измерительных приборах бытового, медицинского, научного применения.

Лавинные и лавинно-пролетные диоды

Принцип действия устройств заключается в лавинном размножении носителей заряда при обратном смещении p-n перехода и их преодолении пролетного пространства за определенный временной промежуток. В качестве исходных материалов используются арсенид галлия или кремний. Приборы в основном предназначаются для получения сверхвысокочастотных колебаний.

PIN-диоды

PIN-устройства между p- и n-областями имеют собственный нелегированный полупроводник (i-область). Широкая нелегированная область не позволяет использовать этот прибор в качестве выпрямителя. Однако зато PIN-диоды широко применяются в качестве смесительных, детекторных, параметрических, переключательных, ограничительных, настроечных, генераторных.

Триоды

Триоды – это электронные лампы. Он имеет три электрода: термоэлектронный катод (прямого или косвенного накала), анод и управляющую сетку. Сегодня триоды практически полностью вытеснены полупроводниковыми транзисторами. Исключение составляют области, где требуется преобразование сигналов с частотой порядка сотен МГц — ГГц высокой мощности при маленьком числе активных компонентов, а габариты и масса не имеют большого значения.

Маркировка диодов

Маркировка полупроводниковых диодных устройств включает цифры и буквы:

Первая буква характеризует исходный материал. Например, К – кремний, Г – германий, А – арсенид галлия, И – фосфид индия.
Вторая буква – класс или группа диода.
Третий элемент, обычно цифровой, обозначает применение и электрические свойства модели.
Четвертый элемент – буквенный (от А до Я), обозначающий вариант разработки.

Пример: КД202К – кремниевый выпрямительный диффузионный диод.

Была ли статья полезна?

Да

Нет

Оцените статью

Что вам не понравилось?

Другие материалы по теме

Анатолий Мельник

Специалист в области радиоэлектроники и электронных компонентов. Консультант по подбору деталей в компании РадиоЭлемент.

Маркировка диодов: таблица обозначений

Стандартная конструкция полупроводникового диода выполнена в виде полупроводникового прибора. В нем имеется два вывода и один выпрямляющий электрический переход. Вся система соединена в едином корпусе из пластмассы, стекла, металла или керамики. Часть кристалла с более высокой концентрацией примесей носит название эмиттера, а область, имеющая низкую концентрацию, называется базой. Маркировка диодов и схема обозначений применяются в соответствии с их индивидуальными свойствами, конструктивными особенностями и техническими характеристиками.

Характеристики и параметры диодов

В зависимости от применяемого материала, диоды могут быть выполнены из кремния или германия. Кроме того, для их изготовления используется фосфид индия и арсенид галлия. Диоды из германия обладают более высоким коэффициентом передачи, по сравнению с кремниевыми изделиями. У них большая проводимость при сравнительно невысоком напряжении. Поэтому, они широко используются в производстве транзисторных приемников.

В соответствии с технологическими признаками и конструкциями, диоды различаются как плоскостные или точечные, импульсные, универсальные или выпрямительные. Среди них следует отметить отдельную группу, куда входят светодиоды, фотодиоды и тиристоры. Все перечисленные признаки дают возможность определить диод по внешнему виду.

Характеристики диодов определяются такими параметрами, как прямые и обратные токи и напряжения, диапазоны температур, максимальное обратное напряжение и другие значения. В зависимости от этого, производится нанесение соответствующих обозначений.

Обозначения и цветовая маркировка диодов

Современные обозначения диодов соответствуют новым стандартам. Они разделяются на группы, в зависимости от предельной частоты, при которой происходит усиление передачи тока. Поэтому, диоды бывают низкой, средней, высокой и сверхвысокой частоты. Кроме того, у них различная рассеиваемая мощность: малая, средняя и большая.

Маркировка диодов представляет собой краткое условное обозначение элемента в графическом исполнении с учетом параметров и технических особенностей проводника. Материал, из которого изготовлен полупроводник, имеет обозначение на корпусе соответствующими буквенными символами. Эти обозначения проставляются вместе с назначением, типом, электрическими свойствами прибора и его условным обозначением. Это помогает, в дальнейшем, правильно подключить диод в электронную схему устройства.

Выводы анода и катода обозначаются стрелкой или знаками плюс или минус. Цветовые коды и метки в виде точек или полосок, наносятся возле анода. Все обозначения и цветовая маркировка позволяют быстро определить тип устройства и правильно использовать его в различных схемах. Подробная расшифровка данной символики приводится в справочных таблицах, которые широко используются специалистами в области электроники.

Маркировка импортных диодов

В настоящее время широко используются SMD-диоды зарубежного производства. Конструкция элементов выполнена в виде платы, на поверхности которой закреплен чип. Слишком маленькие размеры изделия не позволяют нанести на него маркировку. На более крупных элементах обозначения присутствуют в полном или сокращенном варианте.

В электронике SMD-диоды составляют около 80% всех используемых изделий этого типа. Такое разнообразие деталей заставляет внимательнее относиться к обозначениям. Иногда они могут не совпадать с заявленными техническими характеристиками, поэтому желательно провести дополнительную проверку сомнительных элементов, если они планируются к использованию в сложных и точных схемах. Следует учитывать, что маркировка диодов этого типа может быть разной на совершенно одинаковых корпусах. Иногда присутствует только буквенная символика, без каких-либо цифр. В связи с этим рекомендуется использовать таблицы с типоразмерами диодов от разных производителей.

Для SMD-диодов чаще всего используется тип корпуса SOD123. На один из торцов может наноситься цветная полоса или тиснение, что означает катод с отрицательной полярностью для открытия р-п-перехода. Единственная надпись соответствует обозначению корпуса.

Тип корпуса не играет решающей роли при использовании диода. Одной из основных характеристик является рассеивание некоторого количества тепла с поверхности элемента. Кроме того, учитываются значения рабочего и обратного напряжения, величина максимально допустимого тока через р-п-переход, мощность рассеивания и другие параметры. Все эти данные указаны в справочниках, а маркировка лишь ускоряет поиск нужного элемента.

По внешнему виду корпуса не всегда удается определить производителя. Для поиска нужного изделия существуют специальные поисковики, в которые нужно ввести цифры и буквы в определенной последовательности. В некоторых случаях диодные сборки вообще не несут какой-либо информации, поэтому в таких случаях сможет помочь только справочник. Подобные упрощения, делающие обозначение диода очень коротким, объясняются крайне ограниченным пространством для нанесения маркировки. При использовании трафаретной или лазерной печати удается разместить 8 символов на 4 мм2.

Стоит учесть и тот факт, что одним и тем же буквенно-цифровым кодом могут обозначаться совершенно разные элементы. В таких случаях анализируется вся электрическая схема.

Иногда в маркировке указывается дата выпуска и номер партии. Подобные отметки наносятся для возможности отслеживания более современных модификаций изделий. Выпускается соответствующая корректирующая документация с номером и датой. Это позволяет более точно установить технические характеристики элементов при сборке наиболее ответственных схем. Применяя старые детали для новых чертежей, можно не получить ожидаемого результата, готовое изделие в большинстве случаев просто отказывается работать.

Маркировка диодов анод катод

Каждый диод, как и резистор, оборудован двумя выводами – анодом и катодом. Эти названия не следует путать с плюсом и минусом, которые означают совершенно другие параметры.

Тем не менее, очень часто требуется определить точное соответствие каждого диодного вывода. Существует два способа определения анода и катода:

Катод маркируется полоской, которая заметно отличается от общего цвета корпуса.
Второй вариант предполагает проверку диода мультиметром. В результате, не только устанавливается местонахождение анода и катода, но и проверяется работоспособность всего элемента.

Выпрямительные диоды. Назначение, характеристики, виды

Основное назначение полупроводниковых диодов выпрямление переменного тока. Существуют диоды других назначений, о которых будем говорить позже.

Итак, диоды — это буквально двухэлектродные компоненты. Электроды имеют названия: анод и катод. Типовая графема диода, дополненная графическими пояснениями показана на рисунке 2.1.

Если к диоду приложено прямое напряжение (т.е. анод имеет положительный потенциал относительно катода), то говорят, что диод открыт и через него течёт прямой ток. Если к диоду приложено обратное напряжение (катод имеет положительный потенциал относительно анода), то диод закрыт и в этом режиме протекает обратный ток малого значения.

Основные технические характеристики выпрямительных диодов

В сравнении с рассмотренными ранее пассивными компонентами диод имеет более сложное поведение в электрической цепи. Это поведение описывается вольтамперной характеристикой диода. Рассмотрим ВАХ, справедливую для маломощных диодов (показано на рисунке 2.2).

Из рисунка мы видим, что свойства диода далеки от наших предварительных представлениях о диоде как об идеальном ключе.

При открытом состоянии (правая область оси Х) на диоде выделяется небольшое напряжение, которое не превышает нескольких сотен милливольт и нелинейно зависит от протекающего через диод тока. Ток через открытый диод должен быть ограничен допустимыми значениями.

При подаче на диод обратного напряжения, через него протекает ток, меньший 1 мкА, и он лавинообразно возрастает при значениях в несколько десятков вольт. Это лавинообразное нарастание обратного тока называют тепловым пробоем, состояние, при котором диод выходит из строя – «сгорает».

Таким образом, выпрямительные диоды принято выбирать по двум основным характеристикам: предельному значению прямого тока и предельному значению обратного напряжения.

Значение при расчётах имеет также прямое падение напряжения на диоде. Это напряжение может отличаться на несколько сотен милливольт у разных разновидностей диодов.

Так, например, при прочих равных условиях германиевые диоды (сегодня не выпускаются) имеют меньшее прямое напряжение в сравнении с кремниевыми диодами милливольт на 400. Современные диоды Шотки имеют малое падение напряжение даже при относительно больших токах.

Конструктивные варианты

Конструктивные варианты диодов представлены на рисунке 2.3, таблице 2.1.

Таблица 2.1 – Таблица характеристик выпрямительного диода BAS70

	Параметр	Значение
	Тип корпуса	SOT23-3
	Предельный прямой постоянный ток, мА	200
	Предельный прямой ток, амплитудное значение, мА	300
	Предельное обратное напряжение, В	70
	Рабочий диапазон температур, ºС	-55 … +150

Примеры применения выпрямительных диодов

Использование выпрямительных диодов при создании резервированного источника питания

Типовая схема резервированного питания нагрузки показана на рисунке 2.4.

Схема содержит источник основного питания от сети переменного тока (АС/DC-преобразователь) и резервную батарею. Два навстречу включённых диода (VD1, VD2) запрещают протекание тока от одного источника к другому.

Недостаток схемы проявляется в том случае, когда основной источник энергии отключается и нагрузка питается от резервной батареи. Дело в том, что часть энергии, потребляемой схемой от батареи, рассеивается на диоде. Чем больше падение напряжения на диоде, тем больше потери.

В нашем примере мы предположили, что Uд=0,5В и тогда потери составят 10% мощности, отдаваемой батареей:

Рбат = (Uд+Uнагр)_*Iнагр , (2.1)

Рд= Uд_*Iнагр , (2.2)

т.е. при Uд=0,5 В Рбат= (0,5+4,5)_*Iнагр = 5_*Iнагр

Рд= 0,5_*Iнагр

100%_*(Рд / Рбат) = 100_*0,5/5 = 10%.

В том случае, когда в нашем распоряжении имеется ВАХ выбранного диода, мы можем получить значение Uд графически. Для этого достаточно построить нагрузочную прямую для рассматриваемой схемы:

Uд= Е-I_*Rнагр (2.3)

Требуемое для расчёта напряжение мы получим в точке пересечения прямой Е-I_*Rнагр и ВАХ диода на совмещённом графике (показано на рисунке 2.5).

Эту точку принято называть рабочей точкой выбранного режима работы диода.

Справедливости ради укажем, что большого выигрыша в точности определения Uд мы здесь не получим, т.к. ВАХ представлена в технических описаниях как усреднённая характеристика с некоторым разбросом, да к тому же эта характеристика сильно зависит от температуры окружающей среды. Этот способ определения Uд мы рассматриваем как вспомогательный и более наглядный. Им мы будем пользоваться и при описании других нелинейных компонентов.

Двухполупериодный выпрямитель

Частая схемотехническая задача – создание из переменного напряжения постоянного для питания электронных схем. Эта задача может быть решена за два этапа: этап выпрямления и этап фильтрации исходного напряжения.

Использование двухполупериодного выпрямителя и емкостного фильтра показано на рисунке 2.6. На схемах показано протекание токов в разные полупериодывходного синусоидального напряжения и формы выходного напряжения как в отсутствии, так и при наличии емкостного фильтра (Cф).

Как мы уже знаем, конденсатор является накопителем энергии, он это делает во время нарастания полуволны входного напряжения и отдаёт энергию в промежутке между соседними выпрямленными полуволнами, когда напряжение спадает до недопустимого по расчёту значения. Форма исходно пульсирующего напряжения при этом несколько сглаживается, однако небольшие пульсации всегда сохраняются. Они возрастают при возрастании тока нагрузки. Для снижения пульсаций необходимо увеличивать ёмкость Cф.

Измерение характеристик диодов

Обычно на практике решаются две задачи: проверяется работоспособность диода (не пробит ли pn-переход) и измеряется напряжение на диоде при некотором (типовом) значении тока через него.

Наиболее удобно это делать с помощью цифрового мультиметра: все современные мультиметры реализуют несложную функцию «измерения прямого напряжения диодов» («прозвонка» диода) (показано на рисунке 2.7).

При этом на дисплее мультиметра высвечивается значение прямого напряжения при некотором тестовом токе, заложенным в схемотехнику мультиметра.

Измерение осуществляется в следующей последовательности: секторный переключатель режимов мультиметра переводится в положение « » и за-тем с соблюдением полярности ко входам мультиметра подключается испытуемый диод.

Примечание – Упрощённая схема измерения прямого напряжения будет показана в подразделе с операционными усилителями.

Презентация применение приборов в электронике. Свойства полупроводников и их применение

Cлайд 1

Классификация и обозначения полупроводниковых приборов Выполнено: Тепликов И. Сенюков Е.

Cлайд 2

Введение При использовании полупроводниковых приборов в электронных устройствах для унификации их обозначения и стандартизации параметров используются системы условных обозначений. Эта система классифицирует полупроводниковые приборы по их назначению, основным физическим и электрическим параметрам, конструктивно-технологическим свойствам, виду полупроводниковых материалов. Система условных обозначений отечественных полупроводниковых приборов базируется на государственных и отраслевых стандартах. Первый ГОСТ на систему обозначений полупроводниковых приборов ГОСТ 10862-64 был введен в 1964 году. Затем по мере возникновения новых классификационных групп приборов был изменен на ГОСТ 10862-72, а затем на отраслевой стандарт ОСТ 11.336.038-77 и ОСТ 11.336.919-81 соответственно в 1972, 1977, 1981 годах. При этой модификации основные элементы цифробуквенного кода системы условных обозначений сохранились. Эта система обозначений логически строена и позволяет наращивать по мере дальнейшего развития элементной базы. Основные термины, определения и буквенные обозначения основных и справочных параметров полупроводниковых приборов приведены в следующих гостах: 25529-82 – Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; 19095-73 – Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; 20003-74 – Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; 20332-84 – Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Cлайд 3

Условные обозначения и классификация отечественных полупроводниковых приборов Система обозначений современных полупроводниковых диодов, тиристоров и оптоэлектронных приборов установлена отраслевым стандартом ОСТ 11 336.919-81 и базируется на ряде классификационных признаков этих приборов. В основу системы обозначений положен буквенно-цифровой код, который состоит из 5 элементов…

Cлайд 4

Первый элемент Первый элемент (буква или цифра) обозначает исходный полупроводниковый материал, на базе которого создан полупроводниковый прибор. Для приборов общегражданского применения используются буквы, являющиеся начальными буквами в названии полупроводника или полупроводникового соединения. Для приборов специального применения вместо этих букв используются цифры. Исходный материал Условные обозначения Германий или его соединения Г или 1 Кремний или его соединения К или 2 Соединения галлия (например, арсенид галлия) А или 3 Соединения индия (например, фосфид индия) И или 4

Cлайд 5

Второй элемент- подкласс полупроводниковых приборов. Обычно буква выбирается из названия прибора, как первая буква названия Подкласс приборов Условные обозначения Подкласс приборов Условные обозначения Выпрямительные, универсальные, импульсные диоды Д Стабилитроны С Транзисторы биполярные Т Выпрямительные столбы Ц Транзисторы полевые П Диоды Ганна Б Варикапы В Стабилизаторы тока К Тиристоры диодные Н Сверхвысокочастотные диоды А Тиристоры триодные У Излучающие ОЭ приборы Л Туннельные диоды И Оптопары О

Cлайд 6

Третий элемент. Третий элемент (цифра) в обозначении полупроводниковых приборов, определяет основные функциональные возможности прибора. У различных подклассов приборов наиболее характерные эксплутационные параметры (функциональные возможности) различны. Для транзисторов – это рабочая частота и рассеиваемая мощность, для выпрямительных диодов — максимальное значение прямого тока, для стабилитронов – напряжение стабилизации и рассеиваемая мощность, для тиристоров – значение тока в открытом состоянии.

Cлайд 7

Четвертый элемент. Четвертый элемент (2 либо 3 цифры) означает порядковый номер технологической разработки и изменяется от 01 до 999.

Cлайд 8

Пятый элемент. Пятый элемент (буква) в буквенно-цифровом коде системы условных обозначений указывает разбраковку по отдельным параметрам приборов, изготовленных в единой технологии. Для обозначения используются заглавные буквы русского алфавита от А до Я, кроме З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Я, схожих по написанию с цифрами.

Cлайд 9

Условные обозначения и классификация зарубежных полупроводниковых приборов За рубежом существуют различные системы обозначений полупроводниковых приборов. Наиболее распространенной является система обозначений JEDEC, принятая объединенным техническим советом по электронным приборам США. По этой системе приборы обозначаются индексом (кодом, маркировкой), в котором первая цифра соответствует числу p-n переходов: 1 – диод, 2 – транзистор, 3 – тетрод (тиристор). За цифрой следует буква N и серийный номер, который регистрируется ассоциацией предприятий электронной промышленности (EIA). За номером могут стоять одна или несколько букв, указывающих на разбивку приборов одного типа на типономиналы по различным параметрам или характеристикам. Однако цифры серийного номера не определяют тип исходного материала, частотный диапазон, мощность рассеяния или область применения. В Европе используется система, по которой обозначения полупроводниковым приборам присваиваются организацией Association International Pro Electron. По этой системе приборы для бытовой аппаратуры широкого применения обозначаются двумя буквами и тремя цифрами. Так, у приборов широкого применения после двух букв стоит трехзначный порядковый номер от 100 до 999. У приборов, применяемых в промышленной и специальной аппаратуре, третий знак – буква (буквы используются в обратном алфавитном порядке: Z, Y, X и т.д.), за которой следует порядковый номер от 10 до 99.

Cлайд 10

Cлайд 11

Первый элемент. Первый элемент (буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, на базе которого создан полупроводниковый прибор. Используются 4 латинские буквы A, B, C и D, в соответствии с видом полупроводника или полупроводникового соединения. Исходный материал Ширина запрещенной зоны, эВ Условные обозначения Германий 0,6…1 А Кремний 1…1,3 В Арсенид галлия более 1,3 С Антимонид индия менее 1,6 D

Cлайд 12

Второй элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Третий элемент (цифра или буква) обозначает в буквенно-цифровом коде полупроводниковые приборы, предназначенные для аппаратуры общегражданского применения (цифра) или для аппаратуры специального применения (буква). В качестве буквы в последнем случае используются заглавные латинские буквы, расходуемые в обратном порядке Z, Y, X и т.п. Четвертый элемент (2 цифры) означает порядковый номер технологической разработки и изменяется от 01 до 99. Например, ВТХ10-200 — это кремниевый управляемый выпрямитель (тиристор) специального назначения с регистрационным номером 10 и напряжением 200 В.

Cлайд 13

стандарт JIS-C-7012 Система стандартных обозначений, разработанная в Японии (стандарт JIS-C-7012, принятый ассоциацией EIAJ-Electronic Industries Association of Japan) позволяет определить класс полупроводникового прибора (диод или транзистор), его назначение, тип проводимости полупроводника. Вид полупроводникового материала в японской системе не отражается. Условное обозначение полупроводниковых приборов по стандарту JIS-C-7012 состоит из пяти элементов. Первый элемент. Первый элемент (цифра) обозначает тип полупроводникового прибора. Используются 3 цифры (0, 1, 2 и 3) в соответствии с типом прибора. Второй элемент. Второй элемент обозначается буквой S и указывает на то, что данный прибор является полупроводниковым. Буква S используется как начальная буква от слова Semiconductor. Третий элемент. Третий элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Ниже в таблице приведены буквы, используемые для обозначения подклассов Четвертый элемент. Четвертый элемент обозначает регистрационный номер технологической разработки и начинается с числа 11. Пятый элемент. Пятый элемент отражает модификацию разработки (А и В – первая и вторая модификация).

Cлайд 14

JEDEC Система обозначений JEDEC (Joint Electron Device Engineering Council), принята объединенным техническим советом по электронным приборам США. По этой системе приборы обозначаются индексом (кодом, маркировкой), в котором: Первый элемент. Первый элемент (цифра) обозначает число p-n переходов. Используются 4 цифры (1, 2, 3 и 4) в соответствии с типом прибора: 1 – диод, 2 – транзистор, 3 – тиристор, 4 – оптопара. Второй элемент. Второй элемент состоит из буквы N и серийного номера, который регистрируется ассоциацией предприятий электронной промышленности (EIA). Цифры серийного номера не определяют тип исходного материала, частотный диапазон, мощность рассеяния и область применения. Третий элемент. Третий элемент — одна или несколько букв, указывают на разбивку приборов одного типа на типономиналы по различным характеристикам. Фирма-изготовитель, приборы которой по своим параметрам подобны приборам, зарегестрированным EIA, может представлять свои приборы с обозначением, принятым по системе JEDEC. Пример: 2N2221A, 2N904.

Cлайд 15

Графические обозначения и стандарты В технической документации и специальной литературе применяются условные графические обозначения полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ 2.730-73 «Обозначения условные, графические в схемах. Приборы полупроводниковые».

Cлайд 16

Cлайд 17

Cлайд 18

Cлайд 19

Cлайд 20

Cлайд 21

Cлайд 22

Cлайд 23

Cлайд 24

Cлайд 25

Cлайд 26

Cлайд 30

Триодный, запираемый в обратном направлении, выключаемый, с управлением по Катоду Аноду

Cлайд 31

Условные обозначения электрических параметров и сравнительные справочные данные полупроводниковых приборов Для полупроводниковых приборов определены и стандартизованы значения основных электрических параметров и предельные эксплутационные характеристики, которые приводятся в справочниках. К таким параметрам относятся: напряжение (например, Uпр – постоянное прямое напряжение диода), ток (например, Iст, max – максимально допустимый ток в стабилизации стабилитрона, мощность (например, Pвых – выходная мощность биполярного транзистора), сопротивление (например, rдиф – дифференциальное сопротивление диода), емкость (например, Cк – емкость коллекторного перехода), время и частота (например, tвос, обр — время обратного восстановления тиристора, диода), температура (например, Tmax — максимальная температура окружающей среды). Число значений основных электрических параметров исчисляется сотнями, причем для каждого подкласса полупроводниковых приборов эти параметры будут различными. В справочных изданиях приводятся значения основных электрических параметров и предельные эксплутационные характеристики полупроводниковых приборов. Ниже в качестве примера приведены эти данные для типичных представителей различных типов приборов.

Cлайд 32

Примеры обозначения некоторых транзисторов: КТ604А — кремниевый биполярный, средней мощности, низкочастотный, номер разработки 04, группа А 2Т920 — кремниевый биполярный, большой мощности, высокочастотный, номер разработки 37, группа А 2ПС202А-2 — набор маломощных кремниевых полевых транзисторов средней частоты, номер разработки 02, группа А, бескорпусный, с гибкими выводами на кристаллодержателе. 2Д921А — кремниевый импульсный диод с эффективным временем жизни неосновных носителей заряда менее 1нс, номер разработки 21, группа А 3И203Г — арсенидогаллиевый туннельный генераторный диод, номер разработки 3, группа Г АД103Б — арсенидогаллиевый излучающий диод инфракрасного диапазона, номер разработки 3, группа Б.

Cлайд 33

Основные ГОСТы: ГОСТ 15133-77 Приборы полупроводниковые. Термины и определения ОСТ 11 336,919 -81 Приборы полупроводниковые. Система условных обозначений. ГОСТ 2,730-73 Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые ГОСТ 18472-82 Приборы полупроводниковые. Основные размеры ГОСТ 20003-74 Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ 19095 — 73 Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ 23448 — 79 Приборы полупроводниковые инфракрасные излучающие. Основные размеры. ГОСТ 25529-82 Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Введение При использовании полупроводниковых приборов в электронных устройствах для унификации их обозначения и стандартизации параметров используются системы условных обозначений. Эта система классифицирует полупроводниковые приборы по их назначению, основным физическим и электрическим параметрам, конструктивно- технологическим свойствам, виду полупроводниковых материалов. Система условных обозначений отечественных полупроводниковых приборов базируется на государственных и отраслевых стандартах. Первый ГОСТ на систему обозначений полупроводниковых приборов ГОСТ был введен в 1964 году. Затем по мере возникновения новых классификационных групп приборов был изменен на ГОСТ, а затем на отраслевой стандарт ОСТ и ОСТ соответственно в 1972, 1977, 1981 годах. При этой модификации основные элементы цифробуквенного кода системы условных обозначений сохранились. Эта система обозначений логически строена и позволяет наращивать по мере дальнейшего развития элементной базы. Основные термины, определения и буквенные обозначения основных и справочных параметров полупроводниковых приборов приведены в следующих гостах: – Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров; – Тиристоры. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

Условные обозначения и классификация отечественных полупроводниковых приборов Система обозначений современных полупроводниковых диодов, тиристоров и оптоэлектронных приборов установлена отраслевым стандартом ОСТ и базируется на ряде классификационных признаков этих приборов. В основу системы обозначений положен буквенно- цифровой код, который состоит из 5 элементов…

Первый элемент. Первый элемент (буква) обозначает исходный полупроводниковый материал, на базе которого создан полупроводниковый прибор. Используются 4 латинские буквы A, B, C и D, в соответствии с видом полупроводника или полупроводникового соединения. Исходный материал Ширина запрещенной зоны, эВ Условные обозначения Германий0,6…1 А Кремний1…1,3 В Арсенид галлияболее 1,3 С Антимонид индияменее 1,6 D

Второй элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Третий элемент (цифра или буква) обозначает в буквенно- цифровом коде полупроводниковые приборы, предназначенные для аппаратуры общегражданского применения (цифра) или для аппаратуры специального применения (буква). В качестве буквы в последнем случае используются заглавные латинские буквы, расходуемые в обратном порядке Z, Y, X и т.п. Четвертый элемент (2 цифры) означает порядковый номер технологической разработки и изменяется от 01 до 99. Например, ВТХ это кремниевый управляемый выпрямитель (тиристор) специального назначения с регистрационным номером 10 и напряжением 200 В.

Стандарт JIS-C-7012 Система стандартных обозначений, разработанная в Японии (стандарт JIS-C- 7012, принятый ассоциацией EIAJ-Electronic Industries Association of Japan) позволяет определить класс полупроводникового прибора (диод или транзистор), его назначение, тип проводимости полупроводника. Вид полупроводникового материала в японской системе не отражается. Условное обозначение полупроводниковых приборов по стандарту JIS-C-7012 состоит из пяти элементов. Первый элемент. Первый элемент (цифра) обозначает тип полупроводникового прибора. Используются 3 цифры (0, 1, 2 и 3) в соответствии с типом прибора. Второй элемент. Второй элемент обозначается буквой S и указывает на то, что данный прибор является полупроводниковым. Буква S используется как начальная буква от слова Semiconductor. Третий элемент. Третий элемент (буква) обозначает подкласс полупроводниковых приборов. Ниже в таблице приведены буквы, используемые для обозначения подклассов Четвертый элемент. Четвертый элемент обозначает регистрационный номер технологической разработки и начинается с числа 11. Пятый элемент. Пятый элемент отражает модификацию разработки (А и В – первая и вторая модификация).

Графические обозначения и стандарты В технической документации и специальной литературе применяются условные графические обозначения полупроводниковых приборов в соответствии с ГОСТ «Обозначения условные, графические в схемах. Приборы полупроводниковые».

Основные ГОСТы: ГОСТ Приборы полупроводниковые. Термины и определения ОСТ, Приборы полупроводниковые. Система условных обозначений. ГОСТ 2, Обозначения условные графические в схемах. Приборы полупроводниковые ГОСТ Приборы полупроводниковые. Основные размеры ГОСТ Транзисторы биполярные. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ Транзисторы полевые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров. ГОСТ Приборы полупроводниковые инфракрасные излучающие. Основные размеры. ГОСТ Диоды полупроводниковые. Термины, определения и буквенные обозначения параметров.

1 из 9

№ слайда 1

Описание слайда:

№ слайда 2

Описание слайда:

Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению (ρ=10-6 ÷ 1010 Ом м) занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками. Стремительное развитие и расширение областей применения электронных устройств обусловлено совершенствованием элементной базы, основу которой составляют полупроводниковые приборы Полупроводниковые материалы по своему удельному сопротивлению (ρ=10-6 ÷ 1010 Ом м) занимают промежуточное место между проводниками и диэлектриками.

№ слайда 3

Описание слайда:

№ слайда 4

Описание слайда:

Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение. Для изготовления электронных приборов используют твердые полупроводники, имеющие кристаллическое строение. Полупроводниковыми приборами называются приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводниковых материалов.

№ слайда 5

Описание слайда:

Полупроводниковые диоды Это полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, работа которого основана на свойствах p-n — перехода. Основным свойством p-n – перехода является односторонняя проводимость – ток протекает только в одну сторону. Условно-графическое обозначение (УГО) диода имеет форму стрелки, которая и указывает направление протекания тока через прибор. Конструктивно диод состоит из p-n-перехода, заключенного в корпус (за исключением микромодульных бескорпусных) и двух выводов: от p-области – анод, от n-области – катод. Т.е. диод – это полупроводниковый прибор, пропускающий ток только в одном направлении – от анода к катоду. Зависимость тока через прибор от приложенного напряжения называется вольт-амперной характеристикой (ВАХ) прибора I=f(U).

№ слайда 6

Описание слайда:

Транзисторы Транзистор — это полупроводниковый прибор, предназначенный для усиления, генерирования и преобразования электрических сигналов, а также коммутации электрических цепей. Отличительной особенностью транзистора является способность усиливать напряжение и ток — действующие на входе транзистора напряжения и токи приводят к появлению на его выходе напряжений и токов значительно большей величины. Свое название транзистор получил от сокращения двух английских слов tran(sfer) (re)sistor — управляемый резистор. Транзистор позволяет регулировать ток в цепи от нуля до максимального значения.

№ слайда 7

Описание слайда:

Классификация транзисторов: Классификация транзисторов: — по принципу действия: полевые (униполярные), биполярные, комбинированные. — по значению рассеиваемой мощности: малой, средней и большой. — по значению предельной частоты: низко-, средне-, высоко- и сверхвысокочастотные. — по значению рабочего напряжения: низко- и высоковольтные. — по функциональному назначению: универсальные, усилительные, ключевые и др. — по конструктивному исполнению: бескорпусные и в корпусном исполнении, с жесткими и гибкими выводами.

№ слайда 8

Описание слайда:

В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах: В зависимости от выполняемых функций транзисторы могут работать в трех режимах: 1) Активный режим — используется для усиления электрических сигналов в аналоговых устройствах. Сопротивление транзистора изменяется от нуля до максимального значения — говорят транзистор «приоткрывается» или «подзакрывается». 2) Режим насыщения — сопротивление транзистора стремится к нулю. При этом транзистор эквивалентен замкнутому контакту реле. 3) Режим отсечки — транзистор закрыт и обладает высоким сопротивлением, т.е. он эквивалентен разомкнутому контакту реле. Режимы насыщения и отсечки используются в цифровых, импульсных и коммутационных схемах.

№ слайда 9

Описание слайда:

Индикатор Электрóнный индикáтор — это электронное показывающее устройство, предназначенное для визуального контроля за событиями, процессами и сигналами. Электронные индикаторы устанавливается в различное бытовое и промышленное оборудование для информирования человека об уровне или значении различных параметров, например, напряжения, тока, температуры, заряде батареи и т.д. Часто электронным индикатором ошибочно называют механический индикатор с электронной шкалой.

Чтобы пользоваться предварительным просмотром презентаций создайте себе аккаунт (учетную запись) Google и войдите в него: https://accounts.google.com

Подписи к слайдам:

учитель физики: Абрамова Тамара Ивановна МБОУ « Бутурлиновская СОШ» 2016г.

Что такое полупроводник? Откуда взялись электроны и дырки? Что получится при добавлении мышьяка в германий? Полупроводники идут на контакт. Одностороняя проводимость – не только на дорогах. Диоды, транзисторы, светодиоды, фотоэлементы – где с ними встречаемся? Сегодня на уроке.

ПОЛУПРОВОДНИКИ ρ металлов ‹ ρ полупров. ‹ ρ диэл. ρ₁ — У С металлов Ρ ₂ — УС полупроводников Ρ ₃ — УС диэлектриков

Строение полупроводников К полупроводникам относятся химические элементы германий, кремний, селен, мышьяк, индий, фосфор,… и их соединения. В земной коре этих соединений достигает 80%. При низких температурах и в отсутствии освещенности чистые п/п не проводят электрического тока, т. к. в них нет свободных зарядов. Кремний и германий имеют на внешней электронной оболочке по 4 (валентных) электрона. В кристалле каждый из этих электронов принадлежит двум соседним атомам, образуя, т. н. ковалентную связь. Эти электроны участвуют в тепловом движении, но остаются на своих местах в кристалле. С е Р а С е л е н Кремний

Собственная проводимость полупроводников П р и н а г р е в а н и и П р и о с в е щ е н и и N эл. = N дыр.

полупроводник фольга корпус изолятор вывод

Искусственные спутники Земли, космические корабли, электронно – вычислительная техника, радиотехника, автоматизированные системы счета, сортировки, проверки качества, … Применение Фотореле, аварийные Выключатели.

примесная проводимость полупроводников N электронов > N дырок Проводимость – электронная (донорная). Полупроводник – n- типа. N дырок > N электронов. Проводимость –дырочная (акцепторная). Полупроводник – p -типа.

Электронно – дырочный переход R зап. слоя велико! R з.с. уменьшилось. R з.с. увеличилось. d= 10 ¯⁵ c м

Свойство контакта полупроводников с разным типом проводимости n – p переход Х а р а к т е р и с т и к а Основное свойство n – p перехода — Односторонняя проводимость В о л ь т а м п е р н а я Прямой переход. Обратный переход

Германий -катод Индий – анод Полупроводниковый диод Главное свойство – односторонняя проводимость. Используется для выпрямления слабых токов в радиоприемниках, телевизорах, и сильных токов в ЭД трамваев, электровозов.

Принцип работы полупроводникового устройства Основные носители зарядов Неосновные носители зарядов Виды диодов – плоскостные и точечные. Достоинства: Малые размеры и масса, высокий к.п.д., прочны.

транзисторы Применяются в качестве усилителей в радиотехнике, в электротехнике.

Полупроводниковые приборы

Фотоэлементы и термоэлементы

Применение фотоэлементов

Светодиоды полупроводниковые Светодиоды – приборы, преобразующие электрическую энергию в световую. Излучают кванты света под действием приложенного напряжения.

Полупроводниковые термоэлементы Преобразуют внутреннюю энергию в электрическую.

1.Какими носителями электрического заряда создается ток в металлах и в чистых полупроводниках? А. И в металлах, и в полупроводниках только электронами. Б. В металлах только электронами, в полупроводниках только « дырками». В. В металлах только электронами, в полупроводниках электронами и «дырками». Г.В металлах и полупроводниках ионами. 2. Какой тип проводимости преобладает в полупроводниках с примесями? А. Электронная. Б. Дырочная. В. В равной степени электронная и дырочная. Г. Ионная. 3. Как зависит сопротивление от температуры в металлах и в полупроводниках? А.В металлах увеличивается, а в полупроводниках уменьшается с ростом температуры. Б. В металлах уменьшается, а в полупроводниках увеличивается с ростом температуры. В. В металлах не изменяется, а в полупроводниках уменьшается с изменением температуры. Г. В металлах увеличивается с изменением температуры, а в полупроводниках не изменяется. 4. Применяется ли закон Ома для тока в полупроводниках и в металлах? А. Для тока в полупроводниках применяется, а для тока в металлах нет. Б. Для тока в металлах применяется, а для тока в полупроводниках нет. В. Применяется и для тока в металлах, и для тока в полупроводниках. Г. Не применяется ни в каком случае. Задания для самоконтроля 1.В 2.А 3.А 4.Б.

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

При разработке урока по теме «Полупроводники. Примесный полупроводник. Собственная проводимость» были применены электронные образовательные ресурсы….

разработка урока по теме«Полупроводники.Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»…

презентация «Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»

презентация:»Полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводников. Электрический ток в полупроводниках»…

Диод

Диод — электронный элемент, обладающий нелинейной вольт-амперной характеристикой. У большинства диодов различна электрическая проводимость в зависимости от полярности приложенного к диоду напряжения.
Электроды диода носят названия анод и катод. У большинства диодов электровакуумных диодов, выпрямительных полупроводниковых диодов при приложении прямого напряжения то есть анод имеет положительный потенциал относительно катода диод открыт через диод течёт прямой ток, диод имеет малое сопротивление. Напротив, если к диоду приложено обратное напряжение катод имеет положительный потенциал относительно анода, то диод закрыт.

1. История создания и развития диодов
Развитие диодов началось в третьей четверти XIX века сразу по двум направлениям: в 1873 году британский учёный Ф. Гутри обнаружил, что отрицательно заряженный шар электроскопа при его сильном накаливании теряет заряд, но если его зарядить положительно, то заряд не теряется. Объяснить это явления в то время не могли. Это явление вызвано термоэлектронной эмиссией и затем использовалось в электровакуумных диодах с накаливаемым катодом. Термоэлектронная эмиссия были заново открыта 13 февраля 1880 года Томасом Эдисоном в его опытах по продлению срока службы накаливаемой нити в лампах накаливания, и затем, в 1883 году, запатентовано им патент США № 307031. Однако Эдисон в дальнейшем его не изучал.
Впервые диод с термоэлектронной эмиссией был запатентован в Британии Джоном Амброзом Флемингом научным советником компании Маркони и бывшим сотрудником Эдисона 16 ноября 1904 года патент США № 803684 от ноября 1905 года.
В 1874 году немецкий учёный Карл Фердинанд Браун открыл выпрямляющие свойства кристаллических диодов, а в 1899 году Браун запатентовал кристаллический выпрямитель. Джэдиш Чандра Боус развил далее открытие Брауна в устройство, применимое для приёма радиоволн. Около 1900 года Гринлиф Пикард создал первый радиоприёмник на кристаллическом диоде. 20 ноября 1906 года Пикард запатентовал кремниевый кристаллический детектор патент США № 836531.
В конце XIX века устройства подобного рода назывались выпрямителями, и лишь в 1919 году Вильям Генри Иклс ввёл в обиход термин «диод».
Ключевую роль в разработке первых советских полупроводниковых диодов в 1930-х годах сыграл физик Б. М. Вул.

2.1. Типы диодов Электровакуумные диоды
Электровакуумные диоды представляют собой вакуумированный баллон с двумя электродами, один из — катод — подогревается током, получаемым из специальной электрической цепи накала. При накале катода возникает термоэлектронная эмиссия и часть электронов покидает поверхность катода. Если к другому электроду — аноду — приложить положительное относительно катода напряжение, то под действием электрического поля электроны начнут двигаться к аноду создавая ток. Если к аноду приложить отрицательное напряжение, то электроны будут отталкиваться от анода и тока не будет.

2.2. Типы диодов Полупроводниковые диоды
Полупроводниковый диод состоит либо из полупроводников p-типа и n -типа полупроводников с разным типом примесной проводимости, либо из полупроводника и металла диод Шоттки. Контакт между полупроводниками называется p-n переходом и проводит ток в одном направлении обладает односторонней проводимостью. Некоторые типы полупроводниковых диодов не имеют p-n -перехода, например, диоды Ганна.

2.3. Типы диодов Некоторые типы полупроводниковых диодов
Точечный диод — диод, отличающийся низкой ёмкостью p-n -перехода и наличием на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением. Ранее использовались в СВЧ технике благодаря низкой ёмкости p-n-перехода и применялись в генераторах и усилителях благодаря наличию на обратной ветви вольт-амперной характеристики участка с отрицательным дифференциальным сопротивлением.
Диод Шоттки — диод с малым падением напряжения при прямом включении.
Лавинно-пролётный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном умножении носителей заряда. Применяется для генерации колебаний в СВЧ-технике.
Варикап диод Джона Джеумма — диод, обладающий большой ёмкостью при запертом p-n-переходе, зависящей от величины приложенного обратного напряжения. Применяются в качестве конденсаторов переменной ёмкости, управляемых напряжением.
Полупроводниковый лазер — диод, близкий по устройству к светодиоду, но имеющий оптический резонатор. Излучает узкий луч когерентного света.
Магнитодиод — диод, вольт-амперная характеристика которого существенно зависит от значения индукции магнитного поля и расположения его вектора относительно плоскости p-n-перехода.
Фотодиод — диод, в котором под действием света появляется значительный обратный ток. Также, под действием света, подобно солнечному элементу, способен генерировать небольшую ЭДС.
Лавинный диод — диод, принцип работы которого основан на лавинном пробое см. обратный участок вольт-амперной характеристики. Применяется для защиты цепей от перенапряжений.
Туннельный диод Лео Эсаки — диод, в котором используются квантовомеханические эффекты. На вольт-амперной характеристике имеет область так называемого отрицательного дифференциального сопротивления. Применяются в усилителях, генераторах и пр.
Стабилитрон диод Зенера — диод, работающий в режиме обратимого пробоя p-n -перехода при приложении обратного напряжения. Используются для стабилизации напряжения.
Солнечный элемент — диод, похожий на фотодиод, но работающий без смещения. Падающий на p-n-переход свет вызывает движение электронов и генерацию тока.
Диод Ганна — диод, используемый для генерации и преобразования частоты в СВЧ диапазоне.
Смесительный диод — диод, предназначенный для перемножения двух высокочастотных сигналов.
pin-диод — диод, обладающий меньшей ёмкостью за счёт наличия между сильнолегированными полупроводниками p- и n-типов материала, характеризующегося собственной проводимостью. Используется в СВЧ технике, силовой электронике, как фотодетектор.
Обращённый диод — разновидность туннельного диода, имеющий гораздо более низкое падение напряжения в открытом состоянии, чем обычный диод. Принцип работы такого диода основан на туннельном эффекте.
Светодиод диоды Генри Раунда — диод, отличающийся от обычного диода тем, что при протекции прямого тока излучает фотоны при рекомбинации электронов и дырок в p-n -переходе. Выпускаются светодиоды с излучением в инфракрасном, видимом, а с недавних пор — и в ультрафиолетовом диапазоне.
Стабистор — диод, имеющий в начале прямой ветви вольт-амперной характеристики участок, позволяющий использовать его для стабилизации небольших напряжений обычно от 0.5 до 3.0 В. В отличие от стабилитрона, у стабистора это напряжение мало зависит от температуры.

2.4. Типы диодов Диэлектрические диоды
Диэлектрический диод представляет собой пленочную структуру металл-диэлектрик-металл, имеющую вольт-амперную характеристику, аналогичную характеристике электровакуумного диода за счет использования разницы работ выхода из истока и стока.

3. Классификация и система обозначений диодов
Классификация диодов по их назначению, физическим свойствам, основным электрическим параметрам, конструктивно-технологическим признакам, роду исходного материала полупроводника отображается системой условных обозначений их типов. Система условных обозначений постоянно совершенствуется в соответствии с возникновением новых классификационных групп и типов диодов. Обычно системы обозначений представлены буквенно-цифровым кодом.

3.1. Классификация и система обозначений диодов В СССР
На территории СССР система условных обозначений неоднократно претерпевала изменения и до настоящего времени на радиорынках можно встретить полупроводниковые диоды, выпущенные на заводах СССР и с системой обозначений согласно отраслевого стандарта ГОСТ 11 336.919-81, базирующегося на ряде классификационных признаков изделий.
А или 3 — соединения галлия например, арсенид галлия;
Г или 1 — германий или его соединения;
Первый элемент буквенно-цифрового кода обозначает исходный материал полупроводник, на основе которого изготовлен диод, например
К или 2 — кремний или его соединения;
И или 4 — соединения индия например, фосфид индия;
Ц — выпрямительных столбов и блоков;
А — сверхвысокочастотных диодов;
Д — для обозначения выпрямительных, импульсных, магнито- и термодиодов;
В — варикапов;
второй элемент — буквенный индекс, определяющий подкласс приборов;
Н — диодные тиристоры;
О — оптопары;
С — стабилитронов, в том числе стабисторов и ограничителей;
И — туннельных диодов;
Л — излучающие оптоэлектронные приборы;
четвёртый элемент — число, обозначающее порядковый номер разработки технологического типа изделия;
третий элемент — цифра или в случае оптопар — буква, определяющая один из основных признаков прибора параметр, назначение или принцип действия;
пятый элемент — буквенный индекс, условно определяющий классификацию по параметрам диодов, изготовленных по единой технологии.
Например: КД212Б, ГД508А, КЦ405Ж.
Кроме того, система обозначений предусматривает в случае необходимости введение в обозначение дополнительных знаков для выделения отдельных существенных конструктивно-технологических особенностей изделий.

3.2. Классификация и система обозначений диодов В России
Продолжает действовать ГОСТ 2.730-73 — «Приборы полупроводниковые. Условные обозначения графические»

3.3. Классификация и система обозначений диодов Система EIA/JEDEC
Стандартизированная система EIA370 нумерации 1N-серии была введена в США EIA/JEDEC Объединённый инженерный консилиум по электронным устройствам приблизительно в 1960 году. Среди самого популярного в этой серии были: 1N34A/1N270 германиевый, 1N914/1N4148 кремниевый, 1N4001 — 1N4007 кремниевый выпрямитель 1A и 1N54xx мощный кремниевый выпрямитель 3A.

3.4. Классификация и система обозначений диодов Система Pro Electron
Согласно европейской системе обозначений активных компонентов Pro Electron, введённой в 1966 году и состоящей из двух букв и числового кода:
первая буква обозначает материал полупроводника
B — Silicium кремний или его соединения;
A — Germanium германий или его соединения;
A — сверхвысокочастотные диоды;
X — умножители напряжения;
B — варикапы;
Y — выпрямительные диоды;
вторая буква обозначает подкласс приборов
Z — стабилитроны, например
BA-серия — кремниевые сверхвысокочастотные диоды например: BAT18 — диодный переключатель
AA-серия — германиевые сверхвысокочастотные диоды например, AA119;
BY-серия — кремниевые выпрямительные диоды например: BY127 — выпрямительный диод 1250V, 1А;
BZ-серия — кремниевые стабилитроны например, BZY88C4V7 — стабилитрон 4.7V.

3.5. Классификация и система обозначений диодов Другие системы обозначений
Другие распространённые системы нумерации/кодирования обычно производителем включают:
GD-серия германиевых диодов например, GD9 — это очень старая система кодирования;
OA-серия германиевых диодов например, OA47 — кодирующие последовательности разработаны британской компанией Mullard.
Система JIS маркирует полупроводниковые диоды, начиная с «1S».
Кроме того, многие производители или организации имеют свои собственные системы общей кодировки, например:
Военный диод CV448 Великобритания = Mullard типа OA81 = GEC типа GEX23
HP диод 1901-0044 = JEDEC 1N4148

3.6. Классификация и система обозначений диодов Графическое изображение на электрических схемах
Графические символы различных типов диодов используемые на электрических схемах в соответствии с их функциональным назначением.{V/nV_{\mathrm {T} }}-1\right),} где I — ток, проходящий через диод; I S — ток насыщения диода максимальная величина обратного тока без учёта пробоя; V — напряжение на диоде; V T — термическое напряжение диода; n — коэффициент неидеальности, также называемый коэффициент эмиссии.
Термическое напряжение V T приблизительно составляет 25.85 мВ при 300 K. Для конкретной температуры его можно найти по формуле:
V T = k T q, {\displaystyle V_{\mathrm {T} }={\frac {kT}{q}},} где k — постоянная Больцмана; T — абсолютная температура p-n -перехода; q — элементарный заряд электрона.
Коэффициент неидеальности n обычно лежит в пределах от 1 до 2 хотя в некоторых случаях может быть выше в зависимости от технологии изготовления и применённого полупроводникового материала. Во многих случаях предполагается, что n примерно равно 1 таким образом, коэффициент n в формуле опускается. Коэффициент неидеальности не входит в уравнение диода Шокли и был введён для учёта несовершенства реальных p-n-переходов. Поэтому при n = 1 уравнение сводится к уравнению Шокли для идеального диода.
Ток насыщения I S не постоянен для каждого диода, зависит от температуры и эта зависимость значительно больше зависимости напряжения V T от температуры. Напряжение V уменьшается при увеличении T при фиксированном I, ток насыщения — нарастает.

5.1. Применение диодов Диодные выпрямители
Диоды широко используются для преобразования переменного тока в постоянный точнее, в однонаправленный пульсирующий; см. выпрямитель. Диодный выпрямитель или диодный мост — основной компонент блоков питания практически всех электронных устройств. Диодный трёхфазный выпрямитель по схеме А. Н. Ларионова на трёх параллельных полумостах применяется в автомобильных генераторах, преобразует переменный трёхфазный ток генератора в постоянный ток бортовой сети автомобиля. Применение генератора переменного тока в сочетании с диодным выпрямителем вместо генератора постоянного тока с щёточно-коллекторным узлом позволило значительно уменьшить размеры автомобильного генератора и повысить его надёжность.
В некоторых выпрямительных устройствах до сих пор применяются селеновые выпрямители. Это вызвано той их особенностью, что при превышении предельно допустимого тока, происходит выгорание селена участками, не приводящее до определённой степени ни к потере выпрямительных свойств, ни к короткому замыканию — пробою.
В высоковольтных выпрямителях применяются селеновые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых селеновых выпрямителей и кремниевые высоковольтные столбы из множества последовательно соединённых кремниевых диодов.
Если соединено последовательно и согласно в одну сторону несколько диодов, пороговое напряжение, необходимое для отпирания всех диодов, увеличивается.

5.2. Применение диодов Диодные детекторы
Диоды в сочетании с конденсаторами применяются для выделения низкочастотной модуляции из амплитудно-модулированного радиосигнала или других модулированных сигналов. Диодные детекторы применяются в радиоприёмных устройствах радиоприёмниках, телевизорах и им подобных. При работе диода используется квадратичный участок вольт-амперной характеристики.

5.3. Применение диодов Диодная защита
Диоды применяются для защиты устройств от неправильной полярности включения, защиты входов схем от перегрузки, защиты ключей от пробоя ЭДС самоиндукции, возникающей при выключении индуктивной нагрузки и другого.
Для защиты входов аналоговых и цифровых схем от перегрузки используется цепочка из двух диодов, подключённых к шинам питания в обратном направлении как показано на рисунке. Защищаемый вход подключается к средней точке этой цепочки. При нормальной работе потенциал входа нахолится в пределах от потенциала «земли до потенциала питания, при этом обратносмещённые диоды закрыты и почти не оказывают влияния на работу схемы. При изменении потенциала входа свыше питающего напряжения или ниже потенциала «земли» один из диодов открывается и шунтирует вход схемы, ограничивая таким образом допустимый потенциал входа диапазоном в пределах питающего напряжения плюс или минус прямое падение напряжения на диоде.
Часто такие диодные цепочки интегрируют в состав ИС на этапе проектирования кристалла, либо предусматриваться при разработке схем узлов, блоков, устройств. Выпускаются готовые защитные сборки из двух диодов в трёхвыводных «транзисторных» корпусах.
Для сужения или расширения диапазона защиты вместо потенциалов источника питания можно использовать другие потенциалы в соответствии с требуемым диапазоном.
При защите от мощных помех, возникающих на длинных проводных линиях, например, при грозовых разрядах, может потребоваться использование более сложных схем, вместе с диодами включающих в себя резисторы, варисторы, разрядники.
При выключении индуктивных нагрузок коммутирующими ключами возникает ЭДС самоиндукции, пропорциональная скорости изменения тока:
E i = − L d I d t, {\displaystyle {\mathcal {E}}_{i}=-L{\frac {dI}{dt}},} где L {\displaystyle L} — индуктивность; I {\displaystyle I} — ток через индуктивность; t {\displaystyle t} — время.
ЭДС самоиндукции препятствует уменьшению силы тока через индуктивность и «стремится» поддержать ток на прежнем уровне.{2}}{2}},} где L {\displaystyle L} — индуктивность; I {\displaystyle I} — ток через индуктивность.
Таким образом, после отключения тока индуктивность превращается в источник тока и напряжения, а возникающее при этом на закрытом ключе напряжение может достичь высоких значений и привести к искрению и обгоранию электромеханических контактов и пробою полупроводниковых коммутирующих индуктивность ключей или пробою изоляции, поскольку энергия, накопленная в индуктивности будет рассеиваться непосредственно на самом ключе.
Диодная защита является простой и одной из широко распространённых схем, позволяющих защитить ключи с индуктивной нагрузкой. Диод включается параллельно катушке индуктивности так, что при замкнутом ключе диод был закрыт. При отключении тока возникающая ЭДС самоиндукции направлена против ранее приложенного к индуктивности напряжения, эта противоположно направленная ЭДС открывает диод. Ранее протекавший через индуктивность ток переключается на диод и энергия магнитного поля рассеивается на диоде и внутреннем активном сопротивлении катушки индуктивности, не вызывая повреждения ключа.
В схеме защиты с только одним диодом напряжение на катушке будет равным падению напряжения на диоде в прямом направлении — около 0.6 — 1 В для кремниевого диода, в зависимости от величины тока. Из-за малости этого напряжения U L {\displaystyle U_{L}} индуктивность можно считать практически закороченной и ток будет спадать довольно медленно. Скорость изменения тока в катушке индуктивности в пренебрежении её собственного активного сопротивления:
d I d t = − U L L. {\displaystyle {\frac {dI}{dt}}=-{\frac {U_{L}}{L}}.}
Например, для индуктивности в 1 Гн, эта величина порядка индуктивности обмоток мощных контакторов и исполнительных соленоидов скорость падения тока будет около 0.5 — 1 А/с.
Для ускорения выключения индуктивной нагрузки необходимо увеличивать напряжение на выводах катушки индуктивности после отключения, так как чем больше напряжение, тем быстрее спадает ток. Для этого может потребоваться использование более сложной защитной схемы, например, включение стабилитрона последовательно с диодом, диод в комбинации с резистором, варистором или резисторно-ёмкостной цепочкой.

5.4. Применение диодов Диодные переключатели
Диодные переключатели применяются для коммутации высокочастотных сигналов. Управление осуществляется постоянным током, разделение ВЧ и управляющего сигнала — с помощью конденсаторов и индуктивностей.

6. Интересные факты
В первые десятилетия развития полупроводниковой технологии точность изготовления диодов была настолько низкой, что приходилось делать «разбраковку» уже изготовленных приборов. Так, диод Д220 мог, в зависимости от фактически получившихся параметров, маркироваться и как переключательный Д220А, Б, и как стабистор Д220С. Радиолюбители широко использовали его в качестве варикапа.
Диоды в прозрачном стеклянном корпусе в том числе и современные SMD-варианты могут обладать паразитной чувствительностью к свету то есть радиоэлектронное устройство работает по-разному в корпусе и без корпуса, на свету. Существуют радиолюбительские схемы, в которых обычные диоды используются в качестве фотодиода и даже в качестве солнечной батареи.
Диоды могут использоваться как датчики температуры.

Системы нумерации условных кодовых обозначений диодов — club155ru

Системы нумерации (условных кодовых обозначений) диодов Схемотехника — Конструирование схем

Информация о предназначении, главных электронных параметрах, типе начального полупроводникового материала, конструктивно-технологических особенностях и т. п. обычно врубается в условное обозначение (маркировку) полупроводниковых диодов в виде буквенно-цифрового кода.

Условное обозначение российских полупроводниковых диодов выполнялось по целому ряду ГОСТов и отраслевых эталонов (ОСТов). В т. ч. для диодов малой и средней мощности по ГОСТ 10862?64, ГОСТ 10862?72, потом по ОСТ 11.336.038?77, ОСТ 11.336.919?81, а для диодов большой мощности по ГОСТ 20859-75 и ГОСТ 20859-79.

Условные обозначения диодов малой мощности до 1964г. состояли из 3-х частей.

1-ый элемент — буковка “Д” — охарактеризовывает всю группу полупроводниковых диодов.

2-ой элемент — число (серийный номер) — показывает на область внедрения и конструктивные особенности диодика:

1…100 — точечные германиевые диоды-

101…200 — точечные кремневые диоды-

201…300 — плоскостные кремневые диоды-

301…400 — плоскостные германиевые диоды-

401…500 — смесительные и детекторные диоды-

501…600 — умножительные диоды-

601…700 — видеодетекторные диоды-

701…800 — параметрические кремневые диоды-

801…900 — стабилитроны-

901…950 — варикапы-

951…1000 — туннельные диоды-

1001…1100 — выпрямительные столбы.

3-ий элемент — буковка — показывает на разновидность прибора.

В 1964г. была утверждена новенькая система обозначений маломощных полупроводниковых устройств (ГОСТ 10862-64), она действовала до 1973г. В согласовании с этой системой вновь разработанным устройствам присваивались обозначения из 4 частей.

1-ый элемент — буковка либо цифра — определяет полупроводниковый материал, из которого сделан прибор:

1 либо Г — германий-

2 либо К — кремний-

3 либо А — арсенид галлия либо другие соединения галлия.

2-ой элемент — буковка — охарактеризовывает подкласс прибора:

Д — выпрямительные диоды-

В — варикапы-

А — сверхвысокочастотные диоды-

И — туннельные диоды-

С — стабилитроны-

Ц — выпрямительные столбы и блоки.

3-ий элемент — трехзначное число — указыват предназначение либо электронные характеристики прибора в границах подкласса.

Диоды низкой и высочайшей частоты:

101…399 — выпрямительные-

401…499 — универсальные-

501…599 — импульсные.

Варикапы:

101…999 — варикапы.

Сверхвысокочастотные диоды:

101…199 — смесительные-

201…299 — видеодетекторные-

301…399 — модуляторные-

401…499 — параметрические-

501…599 — переключательные-

601…699 — умножительные.

Туннельные диоды:

101…199 — усилительные-

201…299 — генераторные-

301…399 — переключательные-

401…499 — обращенные.

Стабилитроны малой мощности ((P) 101…199 — с напряжением стабилизации от 0,1 до 9,9 В-

201…299 — с напряжением стабилизации от 10 до 99 В-

301…399 — с напряжением стабилизации от 100 до 199 В.

Стабилитроны средней мощности (0,3 401…499 — с напряжением стабилизации от 0,1 до 9,9 В-

501…599 — с напряжением стабилизации от 10 до 99 В-

601…699 — с напряжением стабилизации от 100 до 199 В.

Стабилитроны большой мощности ((P) > 5 Вт):

701…799 — с напряжением стабилизации от 0,1 до 9,9 В-

801…899 — с напряжением стабилизации от 10 до 99 В-

901…999 — с напряжением стабилизации от 100 до 199 В.

Две последние числа в этой трехзначной группе соответствуют номинальному напряжению стабилизации стабилитронов, к примеру: 2С162А — кремневый стабилитрон малой мощности с напряжением стабилизации (U_{ст. ном}) = 6,2 В.

4-ый элемент — буковка — показывает классификационную группу (разновидность типа) прибора.

Начиная с 1973г. вновь разрабатываемым устройствам присваивались обозначения в согласовании с ГОСТ 10862-72. Обозначения состоят из 4 частей.

1-ый элемент — буковка либо цифра — показывает полупроводниковый материал, из которого сделан прибор:

1 либо Г — германий либо его соединения-

2 либо К — кремний либо его соединения-

3 либо А — арсенид галлия либо другие соединения галлия.

2-ой элемент — буковка — показывает подкласс прибора:

Д — диоды-

Ц — выпрямительные столбы и блоки-

А — сверхвысокочастотные диоды-

В — варикапы-

И — диоды туннельные и обращенные-

С — стабилитроны и стабисторы-

Л — излучатели.

3-ий элемент — число — показывает предназначение и высококачественные характеристики прибора, также порядковый номер разработки.

Выпрямительные диоды:

101…199 — малой мощности ((I_{пр ср})

201…299 — средней мощности (0,3

401…499 — универсальные ((f)

501…599 — импульсные ((t_{вос обр}) > 150 нс)-

601…699 — импульсные (30 нс

701…799 — импульсные (5 нс

801…899 — импульсные (1 нс

901…999 — импульсные ((t_{вос обр})

Выпрямительные столбы:

101…199 — малой мощности ((I_{пр ср})

201…299 — средней мощности (0,3

Выпрямительные блоки:

301…399 — малой мощности ((I_{пр ср})

401…499 — средней мощности (0,3

Диоды СВЧ:

101…199 — смесительные-

201…299 — детекторные-

301…399 — модуляторные-

401…499 — параметрические-

501…599 — регулирующие-

601…699 — умножительные-

701…799 — генераторные.

Варикапы:

101…199 — подстроечные-

201…299 — умножительные.

Излучатели:

101…199 — инфракрасного излучения-

301…399 — видимого излучения с яркостью наименее 500 кд/м2-

401…499 — видимого излучения с яркостью более 500 кд/м2.

Система обозначений современных полупроводниковых диодов малой мощности установлена отраслевым эталоном ОСТ11336.919-81. Обозначения состоят из 5 частей.

1-ый элемент — буковка либо цифра — показывает полупроводниковый материал, из которого сделан прибор:

1 либо Г — германий либо соединения германия-

2 либо К — кремний либо соединения кремния-

3 либо А — соединения галлия-

4 либо И — соединения индия.

2-ой элемент — буковка — обозначает подкласс (либо группу) прибора:

Д — диоды выпрямительные, импульсные, диодные преобразователи (магнитодиоды, термодиоды и др.)-

Ц — выпрямительные столбы и блоки-

В — варикапы-

И — диоды туннельные и обращенные-

А — диоды сверхвысокочастотные-

Ж — стабилизаторы тока-

С — стабилизаторы напряжения (стабилитроны, стабисторы, ограничители напряжения)-

Г — генераторы шума-

Л — излучающие оптоэлектронные приборы-

О — оптопары-

Н — диодные тиристоры-

У — триодные тиристоры.

3-ий элемент — цифра — определяет предназначение либо принцип деяния прибора.

Диоды:

1 — выпрямительные со средним значением прямого тока (I_{пр ср})

2 — выпрямительные со средним значением прямого тока (I_{пр ср}) > 0,3 А-

3 — диодные преобразователи.

Диоды импульсные:

4 — с временем восстановления оборотного сопротивления более 500 нс-

5 — с временем восстановления оборотного сопротивления от 150 до 500 нс-

6 — с временем восстановления оборотного сопротивления от 30 до 150 нс-

7 — с временем восстановления оборотного сопротивления от 5 до 30 нс-

8 — с временем восстановления оборотного сопротивления от 1 до 5 нс-

9 — с действенным временем жизни неосновных носителей заряда наименее 1 нс.

Выпрямительные столбы:

1 — со средним значением прямого тока менее 0,3 А-

2 — со средним значением прямого тока от 0,3 до 10 А.

Выпрямительные блоки:

3 — со средним значением прямого тока менее 0,3 А-

4 — со средним значением прямого тока более 0,3 А.

Варикапы:

1 — подстроечные-

2 — умножительные.

Диоды туннельные и обращенные:

1 — усилительные-

2 — генераторные-

3 — переключательные-

4 — обращенные.

Диоды сверхвысокочастотные:

1 — смесительные-

2 — детекторные-

3 — усилительные-

4 — параметрические-

5 — переключательные и ограничительные-

6 — умножительные и настроечные-

7 — генераторные-

8 — импульсные-

9 — выпрямительные.

Стабилизаторы напряжения (стабилитроны, стабисторы, ограничители напряжения):

мощность менее 0,3 Вт:

1 — с напряжением стабилизации (ограничения) наименее 10 В-

2 — с напряжением стабилизации (ограничения) от 10 до 100 В-

3 — с напряжением стабилизации (ограничения) более 100 В-

мощность от 0,3 до 5 Вт:

4 — с напряжением стабилизации (ограничения) наименее 10 В-

5 — с напряжением стабилизации (ограничения) от 10 до 100 В-

6 — с напряжением стабилизации (ограничения) более 100 В-

мощность более 5 Вт, но менее 10 Вт:

7 — с напряжением стабилизации (ограничения) наименее 10 В-

8 — с напряжением стабилизации (ограничения) от 10 до 100 В-

9 — с напряжением стабилизации (ограничения) более 100 В.

Генераторы шума:

1 — низкочастотные-

2 — высокочастотные.

Излучающие оптоэлектронные приборы:

1 — излучающие диоды инфракрасного излучения-

2 — излучающие модули инфракрасного излучения-

3 — светоизлучающие диоды зрительного представления информации-

4 — знаковые индикаторы-

5 — знаковые табло-

6 — шкалы-

7 — экраны.

4-ый элемент — двухзначные числа от 01 до 99 — указывают порядковый номер разработки. Допускается внедрение трехзначных чисел от 101 до 999 при условии, что порядковый номер разработки превосходит число 99.

5-ый элемент — буковка — определяет систематизацию (разбраковку по характеристикам) устройств, сделанных по единой технологии. В качестве классификационной литеры используются буковкы российского алфавита (кроме З, О, Ч, Ы, Ш, Щ, Ю, Я, Ь, Ъ, Э).

Дополнительными элементами обозначения могут быть последующие знаки.

Числа 1…9 — для обозначения модификаций прибора, приводящих к изменению его конструкции либо электронных характеристик.

Буковка “С” после третьего элемента обозначения — для собранных в одном корпусе однотипных устройств, не соединенных электрически либо соединенных одноименными выводами.

Цифра, написанная через дефис после 5-ого элемента обозначения — для бескорпусных устройств:

1 — с гибкими выводами без кристоллодержателя (подложки)-

2 — с гибкими выводами на кристоллодержателе-

3 — с жесткими выводами без кристоллодержателя-

4 — с жесткими выводами на кристоллодержателе-

5 — с контактными площадками без кристоллодержателя и без выводов (кристалл)-

6 — с контактными площадками на кристоллодержателе и без выводов (кристалл на подложке).

Буковка, написанная через дефис после последнего элемента обозначения:

Р — с парным подбором-

Т — с подбором в тройки-

Г — с подбором в четверки-

К — с подбором в шестерки-

Н — с подбором в восьмерки.

Система обозначений массивных силовых диодов отлична от приведенных выше систем обозначения маломощных устройств. До 1975г. для обозначения массивных диодов употреблялся код, состоявший из 4 частей, меж которыми ставился дефис.

1-ый элемент — буковкы, описывающие тип прибора, дальше (по мере надобности) следуют числа, указывающие номер разработки, к примеру:

ВК — вентиль кремневый-

ВК2 — вентиль кремневый, 2-й модификации-

ВКДЛ — вентиль кремневый, диффузионный, лавинный.

2-ой элемент — числа, указывающие номинальный (средний) ток прибора в амперах.

3-ий элемент — числа, указывающие соответственный класс прибора по номинальному напряжению в сотках вольт.

4-ый элемент — числа, обозначающее значение прямого среднего падения напряжения в сотых толиках вольта при номинальном токе.

Пример: ВКДЛ-100-11-0,65 — вентиль кремневый, диффузионный, лавинный, номинальный ток 100 А, 11 класс по напряжению, соответственный напряжению 1100 В, среднее падение напряжения 0,65 В.

С 1975г. с введением ГОСТ 20859-75 установился последующий порядок обозначения силовых диодов:

1-ый элемент — буковка, обозначающая подкласс (группу) прибора (для диодов буковка “В”).

2-ой элемент — буковка, определяющая функциональное предназначение (характеристики) прибора:

И — импульсный-

Ч — частотный (для устройств с (f_{раб})

Л — лавинный.

3-ий элемент — число (числа от 2 до 9), обозначающие конструктивное выполнение прибора (для первого выполнения цифра не употребляется).

4-ый элемент — число, обозначающее предельное значение тока в амперах.

5-ый элемент — буковка “Х”, вводится только для устройств оборотной полярности (основание корпуса — катод).

Дополнительные элементы — числа, характеризущие типономинал и некие свойства прибора:

класс по напряжению — числа, надлежащие соткам вольт-

группа по времени оборотного восстановления (для высокочастотных и импульсных диодов) — числа от 1 до 14.

Примеры обозначения по ГОСТ 20859-75: В2-320-12 — низкочастотный диодик, второго конструктивного выполнения на предельный ток 320 А, напряжение 1200 В — ВЧ-200-8-10 — частотный диодик на предельный ток 200 А, напряжение 800 В, время оборотного восстановления 2 мкс (10 группа).

ГОСТ 20859-79 устанавливает унифицированное обозначение силовых полупроводниковых устройств из последующих 6 частей.

1-ый элемент — буковка, обозначающая подкласс (вид) прибора:

Д — выпрямительный диод-

Л — лавинный диодик.

2-ой элемент — буковка, определяющая функциональное предназначение прибора:

Ч — частотный диодик, для диодов с временем оборотного восстановления наименее 5 мкс (для низкочастотных устройств дополнительное буквенное обозначение не применяется)-

И — импульсный диодик с временем включения наименее 4 мкс.

3-ий элемент — цифра от 1 до 9, определяющая порядковый номер модификации прибора.

4-ый элемент — цифра от 1 до 9, указывающая тип (размер) корпуса (см. таб. 2.1-2).

Таб. 2.1-2. Интерпретация 4-ого элемента маркировки силовых диодов по ГОСТ 20859-79

5-ый элемент — цифра от 1 до 5 — конструктивное выполнение корпуса прибора:

1 — штыревое с гибким выводом-

2 — штыревое с жестким выводом-

3 — таблеточное-

4 — под запрессовку-

5 — фланцевое.

6-ой элемент — числа, которые указывают значение наибольшего допустимого среднего тока либо импульсного тока в амперах. Перед обозначением тока ставится дефис.

Дополнительные элементы обозначения могут быть последующими:

буковка “Х” — обозначает приборы с оборотной проводимостью (катодом является основание)-

класс по напряжению — числа, надлежащие соткам вольт (1 –100 В, 2 – 200 В, 3 – 300 В, …, 13 – 1300 В, …, 20 – 2000 В, …, 50 – 5000 В)-

группа по времени оборотного восстановления — числа от 1 до 9, обозначающие, соответственно, менее 5- 4- 3,2- 2,5- 2- 1,6- 1- 0,63- 0,4 мкс (для высокочастотных и импульсных диодов).

Пример условного обозначения по ГОСТ 20859-79: Д161-200Х-8 — диодик первой модификации, размер шестигранника под ключ 32 мм, штыревой конструкции с гибким выводом, очень допустимый средний ток 200 А, оборотной полярности, циклическое оборотное напряжение 800 В.

За рубежом существует огромное количество различных систем маркировки (обозначения) полупроводниковых устройств. Более всераспространены три системы: JEDEC, Pro Electron и JIS. Многие фирменные системы обозначений базируются на какой-нибудь из этих систем.

Система JEDEC принята в США и поддерживается ассоциацией компаний электрической индустрии (Electronic Industries Alliance).

Обозначение полупроводниковых устройств в системе JEDEC имеет последующую форму:

[суффикс]

1-ая цифра — цифра, отражающая количество переходов в элементе (1 для диодов).

Буковка — всегда буковка “N”.

Серийный номер — двух-, трех — либо четырехзначное число, которое отражает порядковый номер регистрации полупроводникового прибора в EIA. Никакой дополнительной инфы кроме, может быть, времени регистрации этот номер не несет.

Суффикс — отражает разбивку устройств 1-го типа на разные типономиналы по соответствующим характеристикам. Суффикс может состоять из одной либо нескольких букв.

Система Pro Electron обширно всераспространена в Европе. Она поддерживается европейской ассоциацией производителей электрических компонент (European Electronic Component Manufacturers Association ).

Обозначение полупроводниковых устройств в системе Pro Electron состоит из 4 частей.

1-ый элемент — буковка, обозначающая тип полупроводникового материала, применяемого в приборе:

A — германий-

B — кремний-

C — арсенид галлия-

R — другие полупроводниковые материалы.

2-ой элемент — буковка, обозначающая тип полупроводникового прибора:

A — маломощные импульсные и универсальные диоды-

B — варикапы-

C — маломощные низкочастотные транзисторы-

D — массивные низкочастотные транзисторы-

E — туннельные диоды-

F — маломощные высокочастотные транзисторы-

G — приборы специального предназначения (к примеру, генераторные), также сложные приборы, содержащие в одном корпусе несколько разных компонентов-

H — магниточувствительные диоды-

K — приборы на базе эффекта Холла-

L — массивные высокочастотные транзисторы-

M — модуляторы и умножители на базе эффекта Холла-

N — оптроны-

P — светочувствительные приборы (фотодиоды, фототранзисторы и т. п.)-

Q — светоизлучающие приборы (светодиоды, ИК-диоды и т. п.)-

R — маломощные переключательные приборы (тиристоры и т. п.)-

S — маломощные переключательные транзисторы-

T — массивные переключательные приборы-

U — массивные переключательные транзисторы-

X — умножительные диоды (варакторы и т. п.)-

Y — выпрямительные диоды, бустеры-

Z — стабилитроны, стабисторы, ограничители.

3-ий элемент — буковка, которя ставится только для устройств, созданных для внедрения в аппаратуре специального предназначения (промышленной, проф, военной и т. п.). Обычно употребляются буковкы “Z”, “Y”, “X” либо “W”. В обозначениях устройств общего предназначения этот элемент отсутствует.

4-ый элемент — двух-, трех — либо четырехзначный серийный номер прибора.

В обозначении могут находиться и некие дополнительные элементы. К примеру, таковой же как и в системе JEDEC суффикс, который отражает разбивку устройств 1-го типа на разные типономиналы по соответствующим характеристикам.

Для неких типов устройств (таких как стабилитроны, массивные диоды и тиристоры) может применяться дополнительная систематизация. При всем этом к основному обозначению через дефис либо дробь добавляется дополнительный код. К примеру, для стабилитронов нередко применяется дополнительный код, содержащий сведения о напряжении стабилизации и его вероятном разбросе (“A” – 1%, “B” – 2%, “C” – 5%, “D” – 10%, “E” – 15%). Если напряжение стабилизации — не целое число, то заместо запятой ставится буковка V. В дополнительном коде для выпрямительных диодов указывается наибольшая амплитуда оборотного напряжения.

К примеру, BXY85?C6V8 — это кремниевый стабилитрон специального предназначения с регистрационным номером 85, напряжением стабилизации 6,8 В с наибольшим отклонением этого напряжения от номинального значения ±5%.

Система JIS употребляется в Стране восходящего солнца и разными производителями в азиатско-тихо-океанском регионе. Она разработана ассоциацией компаний электрической индустрии Стране восходящего солнца (Electronic Industries Association of Japan).

Условное обозначение полупроводниковых устройств в системе JIS состоит из 5 частей.

1-ый элемент — цифра, обычно отражающая количество переходов в элементе (0 – фотодиоды, фототранзисторы — 1 – диоды — 2 – транзисторы — 3 – тиристоры ).

2-ой элемент — буковка “S”, обозначающая полупроводниковые приборы (Semiconductors).

3-ий элемент — буковка, обозначающая тип полупроводникового прибора:

A — высокочастотные транзисторы типа (p)-(n)-(p)-

B — низкочастотные транзисторы типа (p)-(n)-(p)-

C — высокочастотные транзисторы типа (n)-(p)-(n)-

D — низкочастотные транзисторы типа (n)-(p)-(n)-

E — диоды-

F — тиристоры-

G — диоды Ганна-

H — однопереходные транзисторы-

J — полевые транзисторы с (p)-каналом-

K — полевые транзисторы с (n)-каналом-

M — симметричные тиристоры-

Q — светоизлучающие диоды-

R — выпрямительные диоды-

S — малосигнальные диоды-

T — лавинные диоды-

V — варикапы, (p)-(i)-(n)-диоды, диоды с скоплением заряда-

Z — стабилитроны, стабисторы, ограничители.

4-ый элемент — это серийный (регистрационный) номер прибора.

5-ый элемент — модификация прибора (“A” – 1-ая, “B” – 2-ая и т. д.).

После стандартной маркировки может следовать дополнительный индекс (“N”, “M”, “S”), отражающий некие особые характеристики прибора.

Кроме JEDEC, Pro Electron и JIS существует огромное количество фирменных систем обозначения (маркировки) полупроводниковых компонент. Компании производители вводят такие маркировки из коммерческих и маркетинговых суждений. Обычно, они состоят из специального префикса, обозначающего тип (группу, технологию, предназначение) прибора, серийного номера и ряда дополнительных суффиксов.

К примеру, система обозначений силовых диодов компании Motorola состоит из 6 главных частей: 2-ух префиксов, 2-ух цифровых значений и 2-ух суффиксов.

1-ый элемент — префикс типа, обозначающий тип и технологию производства прибора:

MRU — сверхбыстродействующий выпрямительный диод-

MBR, XBR — выпрямительный диодик с барьером Шоттки-

MR — стандартный выпрямительный диод-

MGR — быстродействующий арсенид-галлиевый выпрямительный диод-

MSR — выпрямительный диодик с нерезким восстановлением (soft-recovery).

2-ой элемент — префикс метода монтажа на плату (типа корпуса):

[нет] — стандартный-

A — поверхностный установка (SMA)-

S — поверхностный установка (SMB/SMC)-

M — поверхностный установка (POWERMITE®)-

F — стопроцентно изолированный-

D — DPAK-

B — D2PAK-

P — POWERTRAPTM II-

H — стопроцентно изолированный мегагерцовый.

3-ий элеиент — наибольший допустимый прямой ток диодика (одна, две либо три числа), выраженный в амперах.

4-ый элемент — наибольшее оборотное напряжение на диодике.

5-ый и 6-ой элементы — буквенно-цифровые суффиксы различного предназначения.

Компания NEC (Nippon Electric Company) употребляет маркировку, состоящую из 2-ух частей:

1-ый элемент — две буковкы, обозначающие тип прибора:

AD — лавинно-пролетные диоды-

GD — диоды Ганна-

GH — смесительные германиевые диоды-

PH — фототранзисторы-

PS — оптроны-

RD — стабилитроны-

SD — малосигнальные диоды-

SE — светоизлучающие ИК-диоды-

SG — светоизлучающие диоды зеленоватого цвета свечения-

SH — точечно-контактные кремниевые диоды-

SM — арсенид-галлиевые диоды с барьером Шоттки-

SR — светоизлучающие диоды красноватого цвета свечения-

SV — варакторы-

SY — светоизлучающие диоды желтоватого цвета свечения-

V — новые полупроводниковые приборы-

VD — варисторы.

2-ой элемент — серийный номер прибора.

Что такое диоды и для чего они используются?

Простейший полупроводниковый компонент — диод — выполняет множество полезных функций, связанных с его основной целью — управлять направлением потока электрического тока. Диоды позволяют току течь через них только в одном направлении.

Идеально эффективные диоды выглядят как разомкнутые цепи с отрицательным напряжением, а в остальном они выглядят как короткие замыкания. Но поскольку диоды допускают некоторую неэффективность, их отношение тока к напряжению нелинейно.Таким образом, вам нужно обратиться к таблице данных диода, чтобы увидеть график кривой прямого напряжения любого данного диода относительно его прямого тока, чтобы вы могли выбрать правильный диод для вашего конкретного проекта.

Тим Ридли / Getty Images

Применение диодов

Несмотря на то, что диоды являются простыми двухконтактными полупроводниковыми приборами, они жизненно важны в современной электронике. Некоторые из типичных применений диодов включают:

Выпрямление напряжения, например преобразование переменного тока в постоянное
Изоляция сигналов от источника питания
Управление размером сигнала
Смешивание сигналов

Преобразование мощности

Одним из важных применений диодов является преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока.Один или четыре диода преобразуют бытовую мощность 110 В в постоянный ток, образуя половинный (один диод) или двухполупериодный (четыре диода) выпрямитель . Диод пропускает через себя только половину сигнала переменного тока. Когда этот импульс напряжения заряжает конденсатор, выходное напряжение представляется постоянным напряжением постоянного тока с небольшими колебаниями напряжения. Использование двухполупериодного выпрямителя делает этот процесс еще более эффективным за счет направления импульсов переменного тока таким образом, чтобы как положительная, так и отрицательная половина входной синусоидальной волны рассматривались только как положительные импульсы, эффективно удваивая частоту входных импульсов на конденсатор, что помогает поддерживать его в заряженном состоянии и обеспечивать более стабильное напряжение.

Диоды и конденсаторы создают разные умножители напряжения, чтобы взять небольшое переменное напряжение и умножить его, чтобы получить очень высокое выходное напряжение. При правильной конфигурации конденсаторов и диодов возможны выходы как переменного, так и постоянного тока.

Демодуляция сигналов

Чаще всего диоды используются для удаления отрицательной составляющей сигнала переменного тока. Поскольку отрицательная часть сигнала переменного тока обычно идентична положительной половине, очень мало информации теряется в этом процессе ее удаления, что приводит к более эффективной обработке сигнала.

Демодуляция сигнала обычно используется в радиоприемниках как часть системы фильтрации, чтобы помочь выделить радиосигнал из несущей волны.

Защита от перенапряжения

Диоды также хорошо работают в качестве защитных устройств для чувствительных электронных компонентов. При использовании в качестве устройств защиты по напряжению диоды не проводят ток в нормальных условиях эксплуатации, но немедленно замыкают любые выбросы высокого напряжения на землю, где они не могут повредить интегральную схему.Специализированные диоды, называемые ограничителями переходного напряжения , разработаны специально для защиты от перенапряжения и могут выдерживать очень большие скачки напряжения в течение коротких периодов времени, типичные характеристики скачков напряжения или поражения электрическим током, которые обычно вызывают повреждение компонентов и сокращают срок службы электронного устройства. продукт.

Точно так же диод может регулировать напряжение, выступая в качестве ограничителя или ограничителя — специальной цели, которая ограничивает напряжение, которое может проходить через него в определенной точке.

Текущее рулевое управление

Основное применение диодов — управлять током и следить за тем, чтобы он течет только в правильном направлении. Одной из областей, в которой способность диодов к управлению током используется с хорошим эффектом, является переключение с мощности, поступающей от источника питания, на мощность, работающую от батареи. Когда устройство подключено и заряжается — например, сотовый телефон или источник бесперебойного питания — устройство должно потреблять энергию только от внешнего источника питания, а не от батареи, а пока устройство подключено к сети, батарея должна потреблять энергию. и подзарядка.Как только источник питания будет удален, батарея должна запитать устройство, чтобы пользователь не заметил прерывания.

Хороший пример токового рулевого управления — защита от обратного тока . Рассмотрим, например, вашу машину. Когда ваша батарея умирает и дружелюбный прохожий предлагает помочь с перемычками, если вы перепутаете порядок красных и черных кабелей, вы не поджарите электрическую систему вашего автомобиля, потому что диоды, расположенные рядом с батареей, блокируют ток в неправильном направлении.

Логические ворота

Компьютеры работают в двоичном формате — это бесконечное море нулей и единиц. Деревья двоичных решений в вычислениях основаны на логических вентилях, включенных диодами, которые контролируют, включен ли переключатель («1») или выключен («0»). Хотя в современных процессорах используются сотни миллионов диодов, они функционально такие же, как диоды, которые вы покупаете в магазине электроники, только гораздо меньше по размеру.

Диоды и свет

Светодиодный фонарик — это просто фонарик, освещение которого исходит от светодиода.При наличии положительного напряжения светятся светодиоды.

Фотодиод, напротив, принимает свет через коллектор (например, мини-солнечную панель) и преобразует этот свет в небольшой ток.

Спасибо, что сообщили нам!

Расскажите, почему!

Другой Недостаточно подробностей Трудно понять

MuirMcNeil X Наташа Лукас представляет Диод: абстрактную, но разборчивую систему модульного типа, гармонично построенную

Нетрадиционный и экспериментальный по форме и эстетически приятный, Diode — это модульная система геометрического типа , которую нужно полюбить.

Разработанный MuirMcNeil в сотрудничестве с Наташей Лукас , графическим дизайнером из Лондона, работающим в области визуальной идентичности, бренд-коммуникаций и типографики, проект Diode является частью серии визуальных экспериментов, изучающих «взаимозависимость позитива». и отрицательные пробелы в типографских формах »- особенность, которую Лукас впервые начал исследовать в своей системе шрифтов Bisect , опубликованной MuirMcNeil, совместной практикой Хэмиша Мьюира и Пола МакНила, еще в 2018 году.

Предлагая широкий спектр визуальных взаимодействий, эти продолжающиеся типографические исследования являются частью более обширной работы: разработка скоординированной визуальной системы для продвижения серии драм британского драматурга, сценариста, режиссера и актера, лауреата Нобелевской премии Гарольда Пинтера. , один из самых влиятельных современных британских драматургов, писательская карьера которого насчитывает более 50 лет.

В «пьесах памяти» Пинтера главные герои рассказывают события, почерпнутые из воспоминаний, которые могут быть точными, а могут и нет.В статьях «Старые времена» (1971), «Ничья земля» (1975) и «Предательство» (1978) Пинтер задавался вопросом, как ложные воспоминания и представления приводят к отрицательным эмоциям и вредным выводам. По словам Лукаса, алфавиты Bisect и Diode предназначены для «выражения прогрессирующей фрагментации языка по мере того, как она размывается избирательной ошибочной природой памяти».

Используя всего три различных геометрических модуля для построения диодного алфавита, Лукас исследовал способы, которыми «форма и контрформа могут взаимодействовать друг с другом, каждая из которых определяет границы друг друга, в построении букв и слов, которые игриво неоднозначны, но всегда остаются верными. к их алфавитному происхождению.”

Впечатляющий сам по себе результат. Диод — это система шрифтов, которая структурно неполна, но сохраняет свою визуальную целостность и разборчивость за счет оптимизации использования пространства.

MuirMcNeil разработал алфавит в трех совпадающих версиях, одной положительной и двух отрицательной, а также в трех наборах отдельных буквенных компонентов шрифтов, предназначенных для точного совмещения друг с другом по слоям, предлагая огромный диапазон визуальных возможностей.

Увеличьте объем памяти, набрав , здесь .

Введение в диоды и выпрямители | Диоды и выпрямители

Все о диодах

Диод — это электрическое устройство, позволяющее току проходить через него в одном направлении с гораздо большей легкостью, чем в другом. Наиболее распространенным типом диодов в современной схемотехнике является полупроводниковый диод , хотя существуют и другие диодные технологии. Полупроводниковые диоды обозначены на схематических диаграммах, таких как рисунок ниже. Термин «диод» обычно используется для малосигнальных устройств, I ≤ 1 A.Термин выпрямитель используется для силовых устройств, I> 1 А.

Схематический символ полупроводникового диода: стрелки указывают направление тока.

При включении в простую схему «батарея-лампа» диод пропускает или предотвращает прохождение тока через лампу, в зависимости от полярности приложенного напряжения. (рисунок ниже)

Работа диода: а) ток разрешен; диод смещен в прямом направлении. (b) Текущий поток запрещен; диод имеет обратное смещение.

Когда полярность батареи такова, что ток может течь через диод, говорят, что диод смещен в прямом направлении . И наоборот, когда батарея находится «в обратном направлении» и диод блокирует ток, говорят, что диод имеет обратное смещение . Диод можно рассматривать как переключатель: «замкнут» при прямом смещении и «разомкнут» при обратном смещении.

Направление стрелки символа диода указывает направление тока в обычном потоке.Это соглашение справедливо для всех полупроводников, на схемах которых есть «наконечники стрел». Обратное верно, когда используется поток электронов, когда направление тока направлено против «стрелки».

Гидравлический обратный клапан Аналог

Поведение диода аналогично поведению гидравлического устройства, называемого обратным клапаном . Обратный клапан позволяет жидкости проходить через него только в одном направлении, как показано на рисунке ниже.

Аналогия с гидравлическим обратным клапаном: (a) Допустимый ток.(b) Текущий поток запрещен.

Обратные клапаны — это, по сути, устройства, работающие под давлением: они открываются и пропускают поток, если давление на них имеет правильную «полярность» для открытия задвижки (в показанной аналогии давление жидкости справа больше, чем слева). Если давление имеет противоположную «полярность», перепад давления на обратном клапане закроется и будет удерживать заслонку, так что потока не будет.

Как и обратные клапаны, диоды, по сути, представляют собой устройства, работающие от давления (напряжения).Существенная разница между прямым и обратным смещением заключается в полярности падения напряжения на диоде. Давайте подробнее рассмотрим простую схему батарея-диод-лампа, показанную ранее, на этот раз исследуя падение напряжения на различных компонентах на рисунке ниже.

Измерения напряжения диодной цепи: (a) Прямое смещение. (b) Обратное смещение.

Конфигурация диода прямого смещения

Диод с прямым смещением проводит ток и понижает на нем небольшое напряжение, в результате чего большая часть напряжения батареи падает на лампе.Если полярность батареи меняется, диод становится смещенным в обратном направлении и сбрасывает всех напряжения батареи, не оставляя лампе ничего. Если мы считаем диод самодействующим переключателем (замкнутым в режиме прямого смещения и разомкнутым в режиме обратного смещения), такое поведение имеет смысл. Наиболее существенное различие состоит в том, что диод при проводке падает намного больше напряжения, чем средний механический переключатель (0,7 вольт против десятков милливольт).

Это падение напряжения прямого смещения, проявляемое диодом, связано с действием области обеднения, образованной P-N переходом под влиянием приложенного напряжения.Если на полупроводниковый диод не подается напряжение, вокруг области P-N-перехода существует тонкая обедненная область, предотвращающая протекание тока. (Рисунок ниже (а)) Область обеднения почти лишена доступных носителей заряда и действует как изолятор:

Изображения диодов: модель PN-перехода, схематическое обозначение, физическая часть.

Схематический символ диода показан на рисунке выше (b), так что анод (указывающий конец) соответствует полупроводнику P-типа в точке (a).Катодный стержень, не указывающий конец, в точке (b) соответствует материалу N-типа в точке (a). Также обратите внимание, что катодная полоса на физической части (c) соответствует катоду на символе.

Конфигурация диода обратного смещения

Если напряжение обратного смещения приложено к переходу P-N, эта область истощения расширяется, дополнительно сопротивляясь любому току через нее. (Рисунок ниже)

Область истощения расширяется с обратным смещением.

прямое напряжение

И наоборот, если напряжение прямого смещения приложено к переходу P-N, область обеднения сжимается, становясь тоньше.Диод становится менее резистентным к проходящему через него току. Для того, чтобы через диод шел устойчивый ток; тем не менее, область истощения должна быть полностью сжата под действием приложенного напряжения. Для этого требуется определенное минимальное напряжение, называемое прямым напряжением , как показано на рисунке ниже.

Увеличение прямого смещения от (a) до (b) уменьшает толщину обедненной области.

Для кремниевых диодов типичное прямое напряжение составляет 0,7 В, номинальное.Для германиевых диодов прямое напряжение составляет всего 0,3 вольта. Химическая составляющая P-N перехода, составляющего диод, определяет его номинальное значение прямого напряжения, поэтому кремниевые и германиевые диоды имеют такие разные прямые напряжения. Прямое падение напряжения остается примерно постоянным для широкого диапазона токов диодов, а это означает, что падение напряжения на диоде не похоже на падение напряжения на резисторе или даже на обычном (замкнутом) переключателе. Для наиболее упрощенного анализа схемы падение напряжения на проводящем диоде можно считать постоянным при номинальном значении и не связанным с величиной тока.

Диодное уравнение

На самом деле, прямое падение напряжения более сложное. Уравнение описывает точный ток через диод с учетом падения напряжения на переходе, температуры перехода и нескольких физических констант. Это широко известно как уравнение диода :

Термин kT / q описывает напряжение, возникающее в переходе P-N из-за воздействия температуры, и называется термическим напряжением , или Vt перехода.При комнатной температуре это примерно 26 милливольт. Зная это и принимая коэффициент «неидеальности» равным 1, мы можем упростить уравнение диода и переписать его как таковое:

Вам не нужно знать «уравнение диода» для анализа простых диодных цепей. Просто поймите, что падение напряжения на токопроводящем диоде меняет в зависимости от величины тока, проходящего через него, но это изменение довольно мало в широком диапазоне токов. Вот почему во многих учебниках просто сказано, что падение напряжения на проводящем полупроводниковом диоде остается постоянным на уровне 0.7 вольт для кремния и 0,3 вольт для германия.

Однако в некоторых схемах намеренно используется присущее P-N-переходу экспоненциальное соотношение тока / напряжения, и поэтому их можно понять только в контексте этого уравнения. Кроме того, поскольку температура является фактором в уравнении диода, смещенный в прямом направлении P-N переход также может использоваться в качестве устройства измерения температуры и, таким образом, может быть понят, только если у человека есть концептуальное представление об этой математической зависимости.

Работа с обратным смещением

Диод с обратным смещением предотвращает прохождение тока через него из-за расширенной области обеднения.На самом деле очень небольшой ток может проходить и проходит через диод с обратным смещением, называемый током утечки , но его можно игнорировать для большинства целей.

Способность диода выдерживать напряжение обратного смещения ограничена, как и для любого изолятора. Если приложенное напряжение обратного смещения становится слишком большим, диод испытывает состояние, известное как пробой (рисунок ниже), которое обычно является деструктивным.

Максимальное напряжение обратного смещения диода известно как Peak Inverse Voltage или PIV , и его можно получить у производителя.Как и прямое напряжение, рейтинг PIV диода зависит от температуры, за исключением того, что PIV увеличивается на с повышением температуры, а уменьшается на , когда диод становится холоднее, что в точности противоположно значению прямого напряжения.

Диодная кривая: показывает излом при прямом смещении 0,7 В для Si и обратный пробой.

Обычно рейтинг PIV обычного «выпрямительного» диода составляет не менее 50 В при комнатной температуре. Диоды с рейтингом PIV в несколько тысяч вольт доступны по скромным ценам.

ОБЗОР:

Диод — это электрический компонент, работающий как односторонний клапан для тока.
Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод с прямым смещением .
Когда на диод подается напряжение таким образом, что диод пропускает ток, говорят, что диод имеет обратное смещение .
Напряжение, падающее на проводящий диод с прямым смещением, называется прямым напряжением .Прямое напряжение диода изменяется незначительно при изменении прямого тока и температуры и фиксируется химическим составом P-N перехода.

Кремниевые диоды
имеют прямое напряжение примерно 0,7 В.
Прямое напряжение германиевых диодов
составляет примерно 0,3 В.
Максимальное напряжение обратного смещения, которое диод может выдержать без «поломки», называется номинальным значением Peak Inverse Voltage или PIV .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

Что такое диод и для чего он нужен?

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ — ДИОД Что такое диод и для чего он используется?

26.02.2020 Автор / Редактор: Люк Джеймс / Erika Granath

Диод может быть самым простым из всех полупроводниковых компонентов, однако он выполняет множество важных функций, включая управление потоком электрического тока. Вот краткий обзор простого диода и того, для чего он обычно используется.

Связанные компании

Диод — это устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, но не в другом.Это достигается за счет встроенного электрического поля.
(Bild: Public Domain)
Диод — это устройство, которое позволяет току течь в одном направлении, но не в другом. Это достигается за счет встроенного электрического поля. Хотя самые ранние диоды состояли из раскаленных проволок, проходящих через середину металлического цилиндра, который сам находился внутри стеклянной вакуумной трубки, современные диоды являются полупроводниковыми диодами.Как следует из названия, они сделаны из полупроводниковых материалов, в основном из легированного кремния.
Проведение электрического тока в одном направлении
ВАХ (зависимость тока от напряжения) диода с p – n переходом.
(Bild: CC BY-SA 4.0)
Несмотря на то, что диоды являются не более чем простыми двухконтактными полупроводниковыми приборами, они жизненно важны для современной электроники.
Некоторые из их наиболее распространенных приложений включают преобразование переменного тока в постоянный, изоляцию сигналов от источника питания и микширование сигналов.У диода две «стороны», и каждая сторона легирована по-разному. Одна сторона — это «сторона p», она имеет положительный заряд.
Другая сторона — это «n-сторона», она имеет отрицательный заряд. Обе эти стороны наслоены вместе, образуя так называемое «n-p соединение», где они встречаются.
Когда отрицательный заряд прикладывается к n-стороне и положительный к p-стороне, электроны «перепрыгивают» через этот переход, и ток течет только в одном направлении. Это свойство сердечника диода; обычный ток течет от положительной стороны к отрицательной только в этом направлении.В то же время электроны текут в одном направлении только с отрицательной стороны на положительную. Это потому, что электроны заряжены отрицательно и притягиваются к положительному полюсу батареи.
Для чего используются диоды?
Диоды — чрезвычайно полезные компоненты, которые широко используются в современной технике.
Светодиоды (LED)
Возможно, наиболее широко известное современное применение диодов — это светодиоды. В них используется особый вид легирования, так что, когда электрон пересекает n-p переход, испускается фотон, который создает свет.Это связано с тем, что светодиоды светятся при наличии положительного напряжения. Тип легирования может быть изменен так, что может излучаться свет любой частоты (цвета), от инфракрасного до ультрафиолетового.
Преобразование мощности
Хотя светодиоды могут быть наиболее широко известным приложением для среднего человека, наиболее распространенным применением на сегодняшний день является использование диодов для преобразования мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Используя диоды, можно создавать различные типы выпрямительных схем, самые основные из которых — это полуволновые, полнополупериодные выпрямители с центральным ответвлением и полные мостовые выпрямители.Они чрезвычайно важны в источниках питания для электроники — например, в зарядном устройстве портативного компьютера — где переменный ток, исходящий от источника питания, должен быть преобразован в постоянный ток, который затем может быть сохранен.
Защита от перенапряжения
Чувствительные электронные устройства необходимо защитить от скачков напряжения, и диод идеально подходит для этого. При использовании в качестве устройств защиты по напряжению диоды не проводят ток, однако они немедленно замыкают любой всплеск высокого напряжения, отправляя его на землю, где он не может повредить чувствительные интегральные схемы.Для этого разработаны специальные диоды, известные как «ограничители переходных напряжений». Они могут справляться с резкими скачками мощности в течение коротких периодов времени, которые обычно приводят к повреждению чувствительных компонентов.
(ID: 46381408)
Общие сведения о выходной мощности генератора | HowStuffWorks
Раньше автомобили использовали генераторы , а не генераторы переменного тока для питания электрической системы автомобиля и зарядки аккумулятора. Это уже не так. По мере развития автомобильных технологий росла и потребность в большей мощности.Генераторы вырабатывают постоянного тока , который движется в одном направлении, в отличие от переменного тока для электричества в наших домах, который периодически меняет направление. Как доказал Тесла в 1887 году, переменный ток стал более привлекательным, поскольку он более эффективно генерирует более высокое напряжение, что необходимо в современных автомобилях. Но автомобильные аккумуляторы не могут использовать переменный ток, поскольку они производят постоянный ток. В результате выходная мощность генератора переменного тока подается через диодов , которые преобразуют мощность переменного тока в мощность постоянного тока.
Ротор и статор — это два компонента, которые вырабатывают энергию. Когда двигатель вращает шкив генератора, ротор вращается вокруг трех неподвижных обмоток статора или проволочных катушек, окружающих неподвижный железный сердечник, составляющий статор. Это называется трехфазным током . Обмотки катушки равномерно распределены вокруг железного вала с интервалом в 120 градусов. Переменное магнитное поле от ротора вызывает последующий переменный ток в статоре.Этот переменный ток подается через выводов статора в соединительный набор диодов. Два диода подключаются к каждому выводу статора для регулирования тока. Диоды используются для блокировки и направления тока. Поскольку батареям нужен постоянный ток, диоды становятся односторонним клапаном, который пропускает ток только в том же направлении.
Трехфазные генераторы переменного тока имеют три набора обмоток; они более эффективны, чем однофазный генератор переменного тока, вырабатывающий однофазный переменный ток.При правильной работе три обмотки производят три тока, составляющие три фазы. Сложение всех трех вместе дает общий выход переменного тока статора.
Две основные конструкции обмотки статора: , треугольник, , и , звезда, . Дельта-рана легко узнаваема по форме, так как она треугольная. Эти обмотки позволяют пропускать большой ток при более низких оборотах. Обмотки звезды напоминают конденсатор потока из «Назад в будущее». Эти обмотки идеально подходят для дизельных двигателей, так как они вырабатывают более высокое напряжение, чем статоры с треугольником, даже при более низких оборотах.
После преобразования AC / DC результирующее напряжение готово к использованию в батарее. Слишком высокое или слишком низкое напряжение может повредить аккумулятор, а также другие электрические компоненты. Чтобы обеспечить правильную величину, регулятор напряжения определяет, когда и какое напряжение необходимо в батарее. В большинстве генераторов переменного тока встречаются регуляторы одного из двух типов: регулятор с заземлением работает, контролируя количество отрицательного заземления или заземления батареи, идущего в обмотку ротора, а тип с заземленным полем работает наоборот — путем управления. количество положительного аккумулятора.Ни один из них не имеет преимущества перед другим.
С таким количеством компонентов, которые создают электричество, жизненно важное для наших автомобилей, можно с уверенностью сказать, что генератор переменного тока является важным компонентом под капотом. Но, как и многие детали наших автомобилей, они выходят из строя. В следующем разделе вы узнаете, как определить, собираетесь ли вы попасть в затруднительное положение, и что вы можете сделать, если вам нужно заменить генератор.
Лучшая защита — яркий диодный лазер | Особенности | Декабрь 2005 г.
Диодные лазеры широко используются в качестве накачки для других лазеров, и растет число военных приложений, в которых диодный лазерный луч используется напрямую.
Д-р Пол Руди, Quintessence Photonics Corp.

На протяжении всей истории в военных приложениях использовались самые современные технологии, поскольку конфликтующие стороны спешили оставаться на шаг впереди друг друга. Фотоника — не исключение. Еще в 212 году до нашей эры оптика использовалась в качестве оружия, когда, согласно легенде, Архимед использовал большие бронзовые зеркала, чтобы направлять и фокусировать солнечный свет, поджигая римские корабли во время битвы при Сиракузах.
Рисунок 1. Лазеры нашли свое место в высокоточном целеуказании. При увеличении пространственной яркости диодные лазеры могут стать пригодными для воздушного целеуказания.

За последние несколько десятилетий оптика и лазеры вышли на передний план военных приложений и стали столь же широко распространенными и критически важными, как микроволновые и электронные технологии. Демонстрация дальномера была завершена через год после изобретения лазера в 1960 году. А высокоточное лазерное целеуказание — распространенный образ современной войны, показываемый в вечерних новостях (рис. 1).
По мере того, как лазерные технологии развиваются в сторону повышения производительности и снижения стоимости, размера и веса, появляются новые военные приложения, а масштабы существующих расширяются. За последние 30 лет были реализованы лазерные приложения, такие как лазерный гироскоп, целеуказатель, дальномер, радар, средства противодействия, связь, обнаружение биохимических агентов и инициаторы боеприпасов.
Важные требования к лазерам в этих приложениях:
• Легкий вес и небольшой объем.
• Высокая эффективность.
• Высокая надежность.
• Работа в широком диапазоне температур.
• Механическая прочность и низкие эксплуатационные расходы.
• Недорогое производство.
Для некоторых приложений требуется широкий выбор длин волн на выходе и высокая мощность или яркость.
Полупроводниковые лазеры являются наиболее компактными и эффективными из имеющихся типов, и они намного превосходят газовые, жидкостные и твердотельные лазеры по большинству этих требований. Преимущества диодных лазеров позволили использовать их во многих военных приложениях.Однако маломощные диодные лазеры быстрее получили признание как на военном, так и на коммерческом рынках, чем более мощные модели.
Исторически сложилось так, что два фактора препятствовали использованию мощных диодных лазеров. Во-первых, их пространственная яркость была недостаточной для таких приложений, как оружие направленной энергии. Во-вторых, диодные лазеры не обладали врожденным накопителем энергии, необходимым для генерации импульсов с очень высокой пиковой мощностью, поэтому их применение в таких приложениях, как лидар дистанционного зондирования, было минимальным.Из-за своей ограниченной пространственной яркости и характера непрерывного излучения мощные диодные лазеры не были успешными двигателями для преобразования частоты, что делало их непригодными для использования в военных целях, таких как средства противодействия в среднем инфракрасном диапазоне.
Фактически, примерно половина проданных сегодня мощных диодных лазеров используется для накачки твердотельных или волоконных лазеров, которые имеют лучшую яркость, запас энергии и спектральный диапазон, чем диодные лазеры. Тем не менее, существуют прямые диодные военные приложения, то есть такие, которые не требуют диодной накачки другого лазера.И другие военные приложения могут использовать источники с прямыми диодами в результате постоянных достижений в технологии полупроводниковых лазеров.
Лазеры ближнего инфракрасного диапазона

Многие военные приложения используют диодные лазеры ближнего инфракрасного диапазона. Важным классом этих применений является активное зондирование, при котором оптическая энергия передается на цель, а возвращаемый сигнал анализируется для получения информации о некоторых физических свойствах цели.
Поскольку точность и скорость критически важны в военных приложениях, лазеры идеально подходят для активного зондирования.Их высокая направленность обеспечивает максимальную точность, в отличие от радиоволн, которые распространяются по мере распространения. А восприятие со скоростью света в миллион раз быстрее, чем со скоростью звука.
На сегодняшний день использование диодных лазерных источников прямого действия для активного зондирования предназначалось для приложений с малым и малым радиусом действия, таких как определение расстояния, освещение и обозначение ближнего радиуса действия. При низкой (менее 1 Вт) мощности дальномерные лазеры с прямым диодом измеряют расстояние с высокой точностью, измеряя время прохождения лазерного импульса туда и обратно.Такую информацию можно использовать для различных миссий, таких как набор траектории оружия или определение того, какое оружие использовать.
Для дальности менее нескольких километров прямые диоды также доказали свою точность и надежность для целеуказания. Целеуказание на близком расстоянии позволяет дистанционно идентифицировать цель с высокой точностью, так что ракета может поразить с минимальным непреднамеренным повреждением.
Прямые диодные лазеры с повышенной пространственной яркостью могут найти применение для дальнего целеуказания по воздушным целям в ближайшие несколько лет.Хорошо приспособленный для обнаружения движущихся целей, бортовой лазерный целеуказатель требует более 5 Вт средней мощности из-за большого расстояния между самолетом и целью.
Сегодня эта потребность удовлетворяется с помощью твердотельных лазеров с диодной накачкой, но недавние достижения в диодной технологии, мотивированные в первую очередь коммерческими приложениями, такими как накачка волоконных лазеров, могут изменить это. Уже сейчас на коммерческом рынке доступны диодные лазеры с токопроводящим охлаждением и волоконной связью мощностью от 20 до 40 Вт.Если эти лазеры можно будет модифицировать для соответствия военным экологическим требованиям и если их яркость может быть увеличена, они, вероятно, заменят для этой цели твердотельные лазеры.
Диодные лазеры уже устанавливаются как на наземных, так и на бортовых военных транспортных средствах для лазерного освещения. Например, в облегченной системе обнаружения минных полей армии США лазерные диоды освещают предполагаемое минное поле, а изображение фиксируется и анализируется с помощью усиленных камер CCD, линз, фильтров и программного обеспечения.
Осветитель состоит из многослойного массива диодных лазерных стержней, работающих в квазинепрерывном режиме с малым рабочим циклом, так что лазеры могут охлаждаться кондуктивно. Прямые диодные осветители могут содержать до 100 полупроводниковых лазерных диодных стержней с высокоточной коллимацией по быстрой и медленной осям и работать с пиковой мощностью более 1 кВт и высокой чистотой поляризации. Чистота поляризации важна в таких приложениях, как обнаружение наземных мин, поскольку полезную информацию можно получить, анализируя различия между изображениями, полученными с ортогональной поляризацией.
Прямые диоды также используются в симуляторах поля боя в учебных целях, например, в армейской программе Multiple Integrated Laser Engagement System. В усовершенствованных методах обучения лазеры используются как способ ведения боевых действий без единого выстрела. Оружие оснащено лазерами малой мощности, и каждый раз, когда из оружия стреляют, импульсы лазерного света передают информацию к цели, включая идентификацию атакующего игрока и тип используемого оружия. Цель обрабатывает эту информацию и производит оценку потерь солдата или машины для каждого обмена.Таким образом, битва может быть реконструирована и изучена в обзоре действий.
Лазеры среднего ИК-диапазона

Хотя диодные лазеры, работающие в среднем ИК-диапазоне от 3 до 10 мкм, еще не достигли уровня зрелости, необходимого для военных приложений, они вполне могут достичь этого в будущем. Эти лазеры особенно хорошо подходят для двух областей применения: связь на поле боя и дистанционное обнаружение боевых отравляющих веществ.
Сегодня в связи на поле боя преобладают радиочастотные технологии, которые уязвимы для обнаружения, постановки помех и противорадиационных боеприпасов.Оптические линии связи ближнего ИК-диапазона в свободном пространстве от 0,8 до 1,6 мкм относительно невосприимчивы к этим проблемам, но ухудшаются из-за тумана и дыма и поэтому ненадежны. Излучение среднего ИК-диапазона в диапазоне от 8 до 10 мкм гораздо меньше рассеивается частицами, что обеспечивает надежную связь даже в условиях тумана и задымленности.
Нельзя игнорировать существование химического оружия и потенциальную готовность противников применить его. Желательно обеспечить раннее предупреждение о химическом оружии методом противодействия и зарезервировать использование средств индивидуальной защиты на случай нападения (рис. 2).Обнаружение химического оружия в атмосфере может быть реализовано с помощью лазерных источников, настроенных на колебательные линии молекул-мишеней в среднем ИК-диапазоне.
Рис. 2. Диодные лазеры среднего инфракрасного диапазона позволяют использовать системы раннего предупреждения о боевых отравляющих веществах.

Диодные лазеры, которые найдут применение в связи и обнаружении химического оружия, будут компактными, иметь высокую яркость и охватить широкий диапазон длин волн среднего ИК-диапазона.Диодные лазеры с узкой запрещенной зоной в среднем ИК-диапазоне исследуются во многих лабораториях. Свинцово-солевые лазеры — возможные кандидаты, но они требуют криогенного охлаждения. InGaAsSb и родственные материалы представляют интерес, но их действие трудно продлить за пределы 3 мкм. В обоих случаях, даже на коротковолновом конце среднего ИК-спектра, эти диоды демонстрируют низкую эффективность и низкую мощность из-за сильной оже-рекомбинации, сильных внутрирезонаторных потерь и плохого удержания носителей.
Квантовые каскадные лазеры предлагают потенциальное решение.Эти лазеры генерируют излучение при переходах между квантовыми подзонами и не требуют узкозонного активного слоя. Однако сегодня их характеристики ниже, чем у стандартных лазеров на PN-переходе из-за их тепловой неэффективности и совокупной деформации, вносимой при изготовлении множества квантовых ям в устройстве. Квантовые каскадные лазеры сегодня демонстрируют низкую эффективность заглушки и работают только с короткими импульсами и / или при криогенных температурах.
Другой подход — монолитное полупроводниковое лазерное устройство, которое генерирует выходной сигнал в ближнем ИК-диапазоне и затем преобразует его в средний ИК-диапазон с помощью высоконелинейного полупроводникового соединения III-V.Эта технология может генерировать несколько ватт непрерывного излучения среднего ИК-диапазона при работе при комнатной температуре или выше.
Другие применения
В области малой мощности используются прямые диодные лазеры для запуска боеприпасов. Лазерные инициаторы были интегрированы в сложные системы противоракетной обороны, такие как американская военная система обороны на большой высоте театра военных действий и экзоатмосферная машина поражения, предназначенная для уничтожения приближающихся баллистических ракет большой дальности. В этих системах диодные лазеры обеспечивают существенные преимущества по сравнению с обычными воспламенителями.
Лазерное инициирование удаляет электрические провода из взрывчатого материала, тем самым устраняя риск неправильного или частичного воспламенения электростатическим разрядом или электромагнитным излучением. Зажигание достигается, когда диодный лазер оптически соединен с взрывчатым веществом. Дооснащение боеприпасов лазерными инициаторами не требует значительных изменений, поскольку ток и напряжение, необходимые для возбуждения диодного лазера, аналогичны обычным зажигающим устройствам. Срок службы лазерных инициаторов не является проблемой, но требования к условиям окружающей среды весьма требовательны.
Еще одно возможное применение прямых диодов связано с противодействием ракетам. Ракеты с тепловым наведением представляют серьезную угрозу для наземных и воздушных транспортных средств, а недавние атаки с использованием ракет с заплечным пуском подчеркнули уязвимость гражданских самолетов. Такие контрмеры, как ракеты, не обладают гибкостью с эксплуатационной точки зрения, и их слишком легко обойти, чтобы удовлетворить требованиям сегодняшних условий.
Лазеры большой мощности — от 1 до 100 Вт — в среднем ИК-диапазоне могут вывести из строя датчики ракеты.Эти лазеры не только должны иметь высокую яркость, но также должны быть гибкими по длине волны, чтобы злоумышленник не смог победить их, защищая датчики фильтрами для определенных длин волн. Широкое применение противодействующих лазеров ограничено их стоимостью, размером и весом. Разработка современных диодных лазеров среднего ИК-диапазона может преодолеть эти препятствия.
Рис. 3. Тактический высокоэнергетический лазер армии США уничтожил вооруженную ракету «Катюша» в полете на ракетном полигоне Уайт-Сэндс в Нью-Мексико в июне 2000 года.Химический лазер на фториде дейтерия привел в действие фугасную боеголовку ракеты на расстоянии нескольких километров. Предоставлено Northrop Grumman Space Technology.

Лазерное оружие мощностью от 1 до 100 кВт основано на технологиях, отличных от прямого диодного освещения (рис. 3). Однако в этих приложениях широко используется технология диодной накачки. Что касается маломощности, например, многокиловаттная твердотельная система с диодной накачкой, установленная на Хамви, недавно была развернута в Афганистане, где она дистанционно взорвала сотни наземных мин и неизрасходованных артиллерийских снарядов.
Тем временем предпринимаются усилия по продвижению диодных лазеров до такой степени, чтобы их можно было использовать непосредственно для мощных военных приложений, что значительно снижает размер, вес и стоимость системы. Позже в этом году Агентство перспективных исследовательских проектов Министерства обороны приступит к реализации своей программы «Архитектура для диодных высокоэнергетических лазерных систем» в поисках прямого диодного источника мощностью 10 кВт и, в конечном итоге, 100 кВт.
Познакомьтесь с автором
Пол Руди — старший вице-президент по продажам и маркетингу компании Quintessence Photonics Corp.в Сильмаре, Калифорния; электронная почта: [электронная почта защищена].

Использование и применение диодов
В этом руководстве по диодам мы увидим некоторые из общих применений диодов. Как простейший полупроводниковый компонент диод находит широкое применение в современных электронных системах. Различные электронные и электрические схемы используют этот компонент в качестве важного устройства для достижения требуемого результата.
Введение
Мы знаем, что диод пропускает ток только в одном направлении и, следовательно, действует как односторонний переключатель.Диод изготовлен из материалов типа P и N и имеет два вывода: анод и катод. Этим устройством можно управлять, контролируя напряжение, подаваемое на эти клеммы.
Когда напряжение, приложенное к аноду, является положительным по отношению к катоду, говорят, что диод находится в прямом смещении. Если напряжение, приложенное к диоду, превышает пороговый уровень (обычно оно составляет ≈0,6 В для кремниевых диодов), то диод действует как короткое замыкание и пропускает ток.
При изменении полярности напряжения i.е., катод становится положительным по отношению к аноду, тогда говорят, что он находится в режиме обратного смещения и действует как разомкнутая цепь. В результате через него не протекает ток.
Области применения диодов включают системы связи в качестве ограничителей, ограничителей, затворов; компьютерные системы как логические вентили, фиксаторы; системы электроснабжения в виде выпрямителей и инверторов; телевизионные системы в качестве фазовых детекторов, ограничителей, фиксаторов; схемы радара, такие как схемы регулировки усиления, усилители параметров и т. д.Следующее описание кратко описывает различные применения диодов.
Некоторые общие применения диодов
Прежде чем рассматривать различные применения диодов, давайте быстро взглянем на небольшой список общих применений диодов.
Выпрямители
Цепи зажима
Цепи зажима
Цепи защиты от обратного тока
В логических воротах
Умножители напряжения
и многое другое.Теперь давайте разберемся с каждым из этих применений диодов более подробно.
Диод как выпрямитель
Самым распространенным и важным применением диода является преобразование мощности переменного тока в мощность постоянного тока. Используя диоды, мы можем построить различные типы выпрямительных схем. Основными типами этих выпрямительных схем являются полуволновые, двухполупериодные центральные выпрямители и полные мостовые выпрямители. Один или комбинация из четырех диодов используется в большинстве приложений преобразования энергии. На рисунке ниже показана работа диода в выпрямителе.
Во время положительного полупериода входного питания анод становится положительным по отношению к катоду. Итак, диод смещен вперед. Это приводит к тому, что ток течет к нагрузке. Поскольку нагрузка является резистивной, напряжение на нагрузочном резисторе будет таким же, как и напряжение питания, то есть входное синусоидальное напряжение появится на нагрузке (только положительный цикл). И ток нагрузки пропорционален приложенному напряжению.
Во время отрицательного полупериода входной синусоидальной волны анод становится отрицательным по отношению к катоду.Таким образом, диод получает обратное смещение. Следовательно, ток к нагрузке не течет. Цепь размыкается, и на нагрузке не появляется напряжение.
И напряжение, и ток на стороне нагрузки имеют одну полярность, что означает, что выходное напряжение является пульсирующим постоянным током. Часто эта схема выпрямления имеет конденсатор, подключенный к нагрузке, чтобы производить устойчивые и непрерывные постоянные токи без каких-либо пульсаций.
Диоды в схемах ограничения
Схемы ограничения используются в FM-передатчиках, где пики шума ограничены определенным значением, так что из них удаляются лишние пики.Схема ограничителя используется для снятия напряжения, превышающего заданное значение, без нарушения остальной части входного сигнала.
В зависимости от конфигурации диодов в схеме эти ограничители делятся на два типа:
Ограничители серии
Шунтовые ограничители
Кроме того, они снова подразделяются на разные типы.
На приведенном выше рисунке показаны клипсаторы положительной серии и шунтирующие зажимы. И с помощью этих схем ограничителя положительные полупериоды формы волны входного напряжения будут удалены.В ограничителе положительной последовательности во время положительного цикла входа диод имеет обратное смещение, поэтому напряжение на выходе равно нулю.
Следовательно, положительный полупериод отсекается на выходе. Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении, а отрицательный полупериод появляется на выходе.
В ограничителе положительного шунта диод смещен в прямом направлении в течение положительного полупериода, поэтому выходное напряжение равно нулю, поскольку диод действует как замкнутый переключатель. А во время отрицательного полупериода диод смещен в обратном направлении и действует как разомкнутый переключатель, поэтому на выходе появляется полное входное напряжение.С помощью указанных выше двух диодных ограничителей положительный полупериод входа ограничивается на выходе.
Диоды в схемах ограничения
Цепь фиксатора используется для сдвига или изменения положительного или отрицательного пика входного сигнала до желаемого уровня. Эта схема также называется переключателем уровня или восстановителем постоянного тока. Эти зажимные цепи могут быть положительными или отрицательными в зависимости от конфигурации диода.
В положительной схеме ограничения отрицательные пики поднимаются вверх, поэтому отрицательные пики падают на нулевой уровень.В случае отрицательной схемы ограничения положительные пики фиксируются так, что она толкается вниз, так что положительные пики падают на нулевой уровень.
Посмотрите на схему ниже, чтобы понять применение диодов в схемах ограничения. Во время положительного полупериода входа диод смещен в обратном направлении, поэтому выходное напряжение равно сумме входного напряжения и напряжения конденсатора (учитывая, что конденсатор изначально заряжен). Во время отрицательного полупериода входа диод смещен в прямом направлении и ведет себя как замкнутый переключатель, поэтому конденсатор заряжается до пикового значения входного сигнала.
Диоды в логических вентилях
Диоды также могут выполнять цифровые логические операции. Состояния с низким и высоким импедансом логического переключателя аналогичны состояниям прямого и обратного смещения диода соответственно. Таким образом, диод может выполнять логические операции, такие как И, ИЛИ и т. Д. Хотя диодная логика является более ранним методом с некоторыми ограничениями, они используются в некоторых приложениях. Большинство современных логических вентилей основаны на MOSFET.
На рисунке ниже показана логика логического элемента ИЛИ, реализованная с использованием пары диодов и резистора.
В приведенной выше схеме входное напряжение подается на уровне V, и, управляя переключателями, мы получаем на выходе логику ИЛИ. Здесь логическая 1 означает высокое напряжение, а логический 0 означает нулевое напряжение. Когда оба переключателя находятся в разомкнутом состоянии, оба диода находятся в состоянии обратного смещения, и, следовательно, напряжение на выходе Y равно нулю. Когда какой-либо из переключателей замкнут, диод становится прямым смещением, и в результате выходной сигнал становится высоким.
Диоды в схемах умножителя напряжения
Умножитель напряжения состоит из двух или более схем диодного выпрямителя, которые включены каскадом для создания выходного постоянного напряжения, равного приложенному входному напряжению.Эти схемы умножителей бывают разных типов, например, удвоитель, утроитель, учетверитель и т. Д. Используя диоды в сочетании с конденсаторами, мы получаем нечетное или даже кратное входному пиковому напряжению на выходе.
На рисунке выше показана схема полуволнового удвоителя напряжения, выходное постоянное напряжение которой в два раза больше пикового входного переменного напряжения. Во время положительного полупериода входа переменного тока диод D1 смещен в прямом направлении, а D2 — в обратном. Таким образом, конденсатор C1 заряжается до пикового напряжения Vm на входе через диод D1.Во время отрицательного полупериода входа переменного тока D1 смещен в обратном направлении, а D2 — в прямом. Итак, конденсатор C2 начинает заряжаться через D2 и C1. Таким образом, полное напряжение на C2 равно 2 Вм.
Во время следующего положительного полупериода диод D2 имеет обратное смещение, поэтому конденсатор C2 разряжается через нагрузку. Точно так же, каскадируя схемы выпрямителя, мы получим несколько значений входного напряжения на выходе.
Диоды с защитой от обратной полярности
Защита от обратной полярности или тока необходима, чтобы избежать повреждений, возникающих из-за неправильного подключения батареи или переполюсовки источника постоянного тока.Это случайное подключение питания вызывает прохождение большого тока через компоненты схемы, что может привести к их выходу из строя или, в худшем случае, их взрыву.
Следовательно, защитный или блокирующий диод подключается последовательно с положительной стороной входа, чтобы избежать проблем с обратным подключением.
На рисунке выше показана схема защиты от обратного тока, в которой диод включен последовательно с нагрузкой на положительной стороне источника питания батареи.При правильной полярности подключения диод смещается в прямом направлении и через него протекает ток нагрузки. Но в случае неправильного подключения диод имеет обратное смещение, что не позволяет току течь в нагрузку. Следовательно, нагрузка защищена от обратной полярности.
Диоды для подавления скачков напряжения
В случае использования индуктора или индуктивных нагрузок внезапное отключение источника питания вызывает более высокое напряжение из-за накопленной в нем энергии магнитного поля. Эти неожиданные скачки напряжения могут привести к значительному повреждению остальных компонентов схемы.
Следовательно, диод подключается к катушке индуктивности или индуктивной нагрузке для ограничения больших скачков напряжения. Эти диоды также называются разными именами в разных схемах, таких как демпфирующий диод, обратный диод, подавляющий диод, диод свободного хода и так далее.
На приведенном выше рисунке диод свободного хода подключен к индуктивной нагрузке для подавления скачков напряжения в катушке индуктивности. Когда переключатель внезапно размыкается, в катушке индуктивности возникает скачок напряжения.Следовательно, диод свободного хода создает безопасный путь для прохождения тока, чтобы разрядить напряжение, создаваемое выбросом.
Диоды в солнечных батареях
Диоды, которые используются для защиты солнечных панелей, называются байпасными диодами. Если солнечная панель неисправна, повреждена или затенена опавшими листьями, снегом и другими препятствиями, общая выходная мощность снижается и возникает повреждение горячих точек, поскольку ток остальных элементов должен проходить через этот неисправный или затемненный элемент и вызывать перегрев.Основная функция байпасного диода — защитить солнечные элементы от проблемы нагрева горячей точки.
На рисунке выше показано подключение байпасных диодов в солнечных элементах. Эти диоды подключены параллельно солнечным элементам, тем самым ограничивая напряжение на плохом солнечном элементе и пропуская ток от хороших солнечных элементов во внешнюю цепь.

Классификация и система обозначений — Пособие по электротехнике

Виды и классификация диодов по типам, назначению, конструкции, материалам

Содержание статьи

Общая классификация

Неполупроводниковые

Полупроводниковые

Виды диодов по размеру перехода

Материалы для изготовления диодов

Виды диодов по частотному диапазону

Области применения диодов

Выпрямительные диоды

Диодные детекторы

Ограничительные устройства

Диодные переключатели

Диодная искрозащита

Параметрические диоды

Смесительные диоды

Умножительные диоды

Настроечные диоды

Генераторные диоды

Виды диодов по типу конструкции

Стабилитроны (диоды Зенера)

Стабисторы

Диоды Шоттки

Варикапы

Туннельные диоды

Тиристоры

Симисторы

Динисторы

Диодные мосты

Фотодиоды

Светодиоды

Инфракрасные диоды

Диоды Ганна

Магнитодиоды

Лазерные диоды

Лавинные и лавинно-пролетные диоды

PIN-диоды

Триоды

Маркировка диодов

Была ли статья полезна?

Другие материалы по теме

Маркировка диодов: таблица обозначений

Характеристики и параметры диодов

Обозначения и цветовая маркировка диодов

Маркировка импортных диодов

Маркировка диодов анод катод

Выпрямительные диоды. Назначение, характеристики, виды

Использование выпрямительных диодов при создании резервированного источника питания

Двухполупериодный выпрямитель

Презентация применение приборов в электронике. Свойства полупроводников и их применение

Подписи к слайдам:

По теме: методические разработки, презентации и конспекты

Читайте также…

Диод

Системы нумерации условных кодовых обозначений диодов — club155ru

Что такое диоды и для чего они используются?

Применение диодов

Преобразование мощности

Демодуляция сигналов

Защита от перенапряжения

Текущее рулевое управление

Логические ворота

Диоды и свет

MuirMcNeil X Наташа Лукас представляет Диод: абстрактную, но разборчивую систему модульного типа, гармонично построенную

Введение в диоды и выпрямители | Диоды и выпрямители

Все о диодах

Гидравлический обратный клапан Аналог

Конфигурация диода прямого смещения

Конфигурация диода обратного смещения

прямое напряжение

Диодное уравнение

Работа с обратным смещением

Что такое диод и для чего он нужен?

ОСНОВНЫЕ ЗНАНИЯ — ДИОД Что такое диод и для чего он используется?

Проведение электрического тока в одном направлении

Для чего используются диоды?

Светодиоды (LED)

Преобразование мощности

Защита от перенапряжения